Die hochintegrierten Schaltkreise der modernen Elektronik sind allgegenwärtig. Mikrochips mit Milliarden von Bauteilen, die nicht größer als ein Daumennagel sind, steuern Maschinen, moderne Infrastruktureinrichtungen, ermöglichen die Digitale Vernetzung und sind eine Grundlage für die Funktionsfähigkeit moderner Industriegesellschaften.
Möglich werden diese Wunderwerke der Technik durch hochentwickelte Herstellungsverfahren, den sog. CMOS-Prozessen. Mit diesen Verfahren lassen sich die hochintegrierten Bauteile massenhaft zu unglaublich günstigen Preisen teilweise im Cent-Bereich herstellen. Durch die Kombination mit der Photonik versprechen sich Forscher eine neue Generation von hochintegrierten Bauteilen u.a. zur Erzeugung und Detektion von Licht im Nahen Infrarotbereich, der für das Auge nicht sichtbar ist. Dieser Bereich ist insbesondere für die Kommunikationstechnik und die Sensorik hoch interessant.
Auf der Basis solcher hochintegrierten photonischen Bauteile lassen sich Sensoren entwickeln, die für die nächste Generation der industriellen Entwicklung von großer Bedeutung sind. Um Werkstücke in der industriellen Fertigung oder Gegenstände des Alltags mit einer Art „Intelligenz“ auszustatten, werden unter anderem photonische Sensoren benötigt, die den intelligenten Gegenständen Informationen über ihre Umwelt liefern.
Damit diese photonischen Bauteile genauso günstig hergestellt werden können wie die bekannten Mikrochips, sollen hierzu möglichst die gut bekannten Verfahren der Mikroelektronik eingesetzt werden. Hierbei gibt es bislang ein großes Problem: die bekannten Halbleitermaterialien für die Mikroelektronik wie Silizium und Germanium sind für die Herstellung photonischer Bauelemente wenig geeignet. Um dieses Problem zu lösen, haben sich Forscher und Ingenieure aus Deutschland und Rumänien zu einem Konsortium zusammengefunden, um auf der Basis von Germanium, das mit Zinn legiert wurde und eine geeignete Nanostruktur aufweist, ein neues Material zu kreieren, das sich für die bekannten Halbleiterherstellungsprozesse eignet.
Diese Material könnte dann die Brücke zwischen der Mikroelektronik und der Photonik bilden, und Prozessierung von elektronischen und optischen Elementen mit einem Verfahren ermöglichen. Sofern die Arbeiten zu erfolgreichen Ergebnissen führen, können mit diesem Halbleitermaterial maßgeschneiderte, hochintegrierte photonische Bauelemente hergestellt werden, die der Sensorik und Kommunikationstechnik völlig neue Möglichkeiten im Hinblick auf Empfindlichkeit und Selektivität eröffnen.
Das Projekt GESNAPHOTO (vollständiger Projekttitel: Nanostrukturierte GeSn Beschichtungen für die Photonik) ist im Oktober 2016 im Rahmen der EU-Förderinitiative „M-ERA.NET 2015“ gestartet und läuft über einen Zeitraum von drei Jahren. Auf deutscher Seite sind das Forschungszentrum Jülich und die nanoplus Nanosystems and Technologies GmbH vertreten. Die beiden Partner werden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund 540.000 Euro gefördert. Projektpartner auf rumänischer Seite sind das National Institute of Materials Physics, das National Institute for Research and Development in Optoelectronics sowie das Unternehmen S.C. Optoelectronica.