Exkursion des Physik LKs an die RWTH Aachen University

Am 1. und 2. Dezember besuchte der Physik-LK von Herrn Dr. Müller zusammen mit Frau Mühlenbäumer und Herrn Dr. Meyers das Physikzentrum in Aachen


Im Labor der Quantum Technology Group der RWTH Aachen: Hier wird an den Grundlagen für den Quantencomputer geforscht.

Am ersten Tag der Exkursion ging es zur Quantum Technology Group der RWTH Aachen. Im Labor wird aktiv an Halbleiter-Spinqubits geforscht, insbesondere Möglichkeiten zum Koppeln von einzelnen Qubits innerhalb eines Chips über Distanzen von 10 μm, sowie zwischen räumlich separierten Chips mittels Konversion der Spininformation zu Photonen (Lichtteilchen). Weitere Forschungsthemen sind die Integration von klassischer Kontrollelektronik in Qubitnähe und neuartige Konzepte zur Qubitauslese, die allesamt darauf fokussiert sind, in Zukunft die industrielle Fertigung von Millionen von Qubits zu ermöglichen. Zentraler Bestandteil der Arbeit in den Laboren sind Kryostaten, mittels derer die Qubit-Chips auf wenige Tausendstel eines Grades über dem absoluten Nullpunkt gekühlt werden, sowie hochmoderne Elektronik zur Kontrolle und Auslese der Qubits. Des Weiteren werden Laser in einem selbstentwickelten konfokalen Mikroskops verwendet, ein Teil dessen sich innerhalb eines Kryostaten befindet, um optische Messungen an Proben bei den notwendigen niedrigen Betriebstemperaturen zu machen.


Im akademischen Halbleiterfabrikationsreinraum: In der ersten Schleuse wird Reinraumkleidung angelegt, damit die Proben nicht verunreinigt werden können.

Führung durch das Zentrallabor für Mikro- und Nanotechnologie [ZMNT]. Die Schüler:innen erhalten einen Einblick in die Arbeitsweise eines akademischen Reinraumes und lernen die wichtigen Rahmenbedingungen zur Vermeidung von Kontamination (z.Bsp.: dem korrekten Anlegen der Reinraumkleidung). Im Reinraum werden dann an den verschiedenen Arbeitsstationen die Grundlagen der modernen CMOS Fabrikation erläutert:

1. Die nasschemische Reinigung und Präparation der erhaltenen Scheiben.
2. Das Übertragen von elektronisch entworfenen Strukturen auf den Chip via optischer Lithographie.
3. Das Abbilden der übertragenen Strukturen in die aktiven Bauelemente via additiven (am Beispiel einer Elektronenstrahl Aufdampfanlagen) oder subtraktiven (am Beispiel einer Plasma-unterstützten Ätzkammer) Prozessschritten.
4. Die Prozesskontrolle mittels 3D Laser Scanning Mikroskopie.

Abschließend wurde mithilfe von flüssigem Stickstoff Eis gemacht werden, um in informeller Atmosphäre Fragen zum Berufsfeld Physik und dem Themengebiet Quantentechnologien aus Sicht von Forschenden beantworten zu können und den unkomplizierten Austausch zu ermöglichen.


In der h-Bar: Zum Informellen Austausch und Q & A wird Eis mithilfe von flüssigem Stickstoff hergestellt und verköstigt.

Am zweiten Tag der Exkursion wurden Experimente mit Röntgengeräten durchgeführt. Die Schüler:innen wurden dabei von einem wissenschaftlichen Mitarbeiter betreut. Dabei ging es um Röntgenbeugung, Absorption, Grundlagen der Computertomographie, Dosimetrie und Röntgenfluoreszenzspektroskopie. Mithilfe elektronischer Messewerterfassungssysteme wurden Daten direkt visualisiert.


Zu Gast beim ersten physikalischen Institut der RWTH Aachen: Die schematische Abbildung eines Röntgengerätes, das Schüler:innen-Versuche möglich macht.
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