Archer Materials Limited hat zusammen mit seinem Forschungspartner Ecole Polytechnique Federale de Lausanne ("EPFL") in der Schweiz ein integriertes p-ESR-Mikrosystem auf einem einzigen Chip entwickelt. Archer und die EPFL beabsichtigen, das p-ESR-Mikrosystem zu nutzen, um komplexe Messungen durchzuführen, die die potenzielle Elektronenspin-Manipulation von Archers 12CQ-Quantenmaterialien beinhalten. Die Messungen werden während des gesamten CY2024 andauern.

Die Miniaturisierung und die Elektronenspin-Empfindlichkeit des p-ESR-Mikrosystems ermöglichen es Archer auch, Möglichkeiten für die Entwicklung von Quantensensoren, fortschrittlichen Spektrometern und Analysegeräten zu erkunden. Das p-ESR-Mikrosystem ist ein winziges, integriertes Gerät, das entwickelt wurde, um das Verhalten ungepaarter Elektronen, die potenziell Träger von Spin-Quanteninformationen sind, in Materialien in einem sehr kleinen Maßstab zu erkennen und zu analysieren. Es ist 0,7 mm2 groß und enthält integrierte Schaltungskomponenten wie Mikrospulen, Verstärker, Filter und Mischer, die alle zusammenarbeiten, um Signale im Zusammenhang mit dem Verhalten ungepaarter Elektronen zu erkennen und zu verstärken.

Um ein funktionsfähiges p-ESR-Mikrosystem zu entwerfen, zu entwickeln und zu bauen, ist ein erheblicher Innovationsaufwand erforderlich. Der p-ESR-Chip wird mit einer 130 nm SiGe BiCMOS-Technologie (IHP SG13G2Cu) hergestellt. Dies folgt auf die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten von Archer und der EPFL zum Nachweis von Elektronenspins in ihren Quantenmaterialien unter Verwendung von ESR-Chips mit kontinuierlicher Welle ("cw-ESR"), die mit Transistoren mit hoher Elektronenbeweglichkeit ("HEMT") und komplementären Metall-Oxid-Halbleitern ("CMOS") hergestellt werden.

Die neue p-ESR-Chiptechnologie ist sowohl im Design als auch in der Funktionalität ein bedeutender Fortschritt gegenüber den HEMT- und CMOS-Chips. Die technischen Details des Designs, der Charakterisierung und des Betriebs des p-ESR-Chips werden diese Woche als wissenschaftlicher Preprint-Artikel in einem Open-Access-Repositorium öffentlich zugänglich gemacht.