Minus 20 statt minus 270 Grad
Stuttgarter Spin-off: Quantendetektoren auch für die Medizintechnik
Hochsensible Lichtsensoren, mittelfristig auch für die die Medizintechnik: Eine Ausgründung der Universität Stuttgart hat einen Germanium-basierten Photodetektor entwickelt, der schon bei -10 bis -20 Grad arbeitet, wo klassische Single-Photon-Detektoren bislang auf -270 Grad gekühlt werden müssen.
Wer einzelne Photonen zuverlässig zählen will, zahlt dafür bisher einen hohen Preis: Klassische Single-Photon-Detektoren müssen auf fast -270 Grad heruntergekühlt werden, um überhaupt verwertbare Signale zu liefern – ein Kühlaggregat von der Größe einer Minibar für einen Prototyp, der locker dreißigmal hineinpassen würde. Für Anwendungen wie Quantenkommunikation, Infrarot-Spektroskopie in der Medizintechnik oder Sensorik im autonomen Fahren ist das ein handfestes Praxisproblem. Genau hier setzt ein Ausgründungsteam der Universität Stuttgart an, das jetzt mit dem Start-up »Germanium Quantum Detectors« an den Markt will.
Wegen seiner kompakten Größe, bietet sich eine große Vielfalt an Anwendungsmöglichkeiten. Die Gründer*innen wollen ihre neuartigen Germanium-auf-Silizium-Photodetektoren auch für Hersteller im Bereich Autonomes Fahren und für die Medizintechnikbranche produzieren.
Germanium statt Tiefkühlung
Am Institut für Halbleitertechnik (IHT) ist ein Photodetektor auf Germanium-Basis entstanden, der mit einem Mikrochip aus vier zusammengeschalteten Single-Photon Avalanche Diodes (SPADs) arbeitet. Der entscheidende Unterschied liegt im Material: Germanium absorbiert Licht im Infrarotbereich – und der neue Germanium-auf-Silizium-Chip erreicht dieselbe Signalqualität wie herkömmliche Single-Photon-Detektoren bereits bei -10 bis -20 Grad statt bei nahezu absolutem Nullpunkt. Voll kompatibel mit der Standard-Halbleiterfertigung, ist er damit nicht nur deutlich günstiger im Betrieb, sondern durch seine kompakte Bauform auch in weit mehr Anwendungen integrierbar als bisherige Lösungen.
»Als Ingenieur habe ich den Traum, dass meine Entwicklung einen realen Nutzen hat,«
sagt Maurice Wanitzek, der die Technologie während seiner Promotion am IHT vorangetrieben hat.
Quantenkryptografie und irgendwann Medizintechnik
Wo der Chip zuerst tatsächlich zum Einsatz kommt, zeigt sich nüchterner als der Teaser vermuten lässt: Die ersten Kunden sind Forschende, die wenige Gebäude entfernt an Anwendungen der Quantenkryptografie arbeiten und für die Übertragung von Quantenbits per Photon hochsensible Sensoren brauchen. Als nächstes will das vierköpfige Team für Hersteller im Bereich autonomes Fahren produzieren. Die Medizintechnik, etwa für Infrarot-Spektroskopie-Anwendungen, ist laut Aussage der Forscher erst ein mittelfristiges Ziel.
1,2 Millionen Euro Anschub, zwei Jahre Zeit
Möglich macht den Sprung vom Labor ins Unternehmertum eine EXIST-Forschungstransfer-Förderung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie von rund 1,2 Millionen Euro über zwei Jahre, kofinanziert von der EU. Neben Wanitzek gehören der Schaltungsentwickler Jakob Finkbeiner, die Optik-Physikerin Claudia Bett und der auf Entrepreneurship spezialisierte Betriebswirt Dr. Maximilian Scheu zum Gründungsteam; produziert wird derzeit im Reinraum des Instituts für Mikroelektronik Stuttgart (IMS-CHIPS). Wann genau aus dem Forschungsdetektor ein Serienbauteil für medizintechnische Anwendungen entsteht, zeigt sich mit ersten Medtech-Kunden. (uh)
