Das japanische Unternehmen Adamant Namiki Precision Jewel Co. und Forscher an der Saga University in Kyushu, Japan, haben ein neues Verfahren zur Massenproduktion von zwei Zoll (5 cm) großen Diamantwafern entwickelt.

Obwohl die Verwendung von Diamanten eines der vielversprechendsten Materialien für Quantencomputersysteme ist, stört zu viel Stickstoff in Diamanten seine Quantenspeicherfähigkeiten.

Der neue ultrahochreine Diamant enthält nicht mehr als drei Teile pro Milliarde Stickstoffatome, die für Quantenanwendungen wie Quantencomputer, Quantenspeicher und Quantensensorgeräte benötigt werden.

Die Diamantwafer mit dem Namen Kenzan Diamond könnten für Quantenspeicher verwendet werden, da die ultrahohe Reinheit des Diamanten es ermöglicht, satte 25 Exabyte an Daten zu speichern, was einer Milliarde Blu-ray-Discs entspricht.

Bislang sind nutzbare Diamantkristalle nur etwa vier Quadratmillimeter groß. Diese neue Technologie soll in Zukunft zu Quantencomputern führen.

Diamantwafer werden hergestellt, indem Kristalle auf einem Substratmaterial gezüchtet werden, normalerweise auf einer flachen Oberfläche. In der Technologie des Züchtens von Diamantkristallen ist es notwendig, Stickstoffgas zu verwenden, um eine hohe Wachstumsrate zu erreichen, daher werden Stickstoffverunreinigungen mit einer Konzentration von mehreren Teilen pro Million mit einem Diamantkristall gemischt und können nicht in einem Quantencomputer verwendet werden.

Das Hauptproblem bei dieser Methode besteht darin, dass der Diamant unter Belastung reißen kann, was seine Qualität beeinträchtigt. Bei dem neuen Verfahren verwendet das Team eine stufenförmige Substratoberfläche, die Spannungen horizontal verteilt und Risse verhindert. Diese neu genutzte Oberfläche ermöglicht es ihnen, größere Diamantplatten mit höherer Reinheit herzustellen.

Die Studie wird im Mai auf der International Conference on Composite Semiconductor Technology vorgestellt.

Adamant Namiki plant, Kenzen Diamonds im Jahr 2023 zu kommerzialisieren und gleichzeitig an der Verdoppelung der Plattengröße zu arbeiten.