Enkelt fotonemission fra isolerede monolagsøer af InGaN

Enkeltfotonemittere er væsentlige enheder til realisering af fremtidige optiske kvanteteknologier, herunder optisk kvanteberegning og kvantenøglefordeling. Mod dette mål, Forskere i Kina og Japan identificerede og karakteriserede en ny type kvanteemitter dannet af rumligt adskilte monolagsøer af InGaN indlejret i en GaN-matrix. Denne nye struktur kan åbne nye muligheder for yderligere kvanteenheder.

Ikke-klassiske lyskilder såsom enkeltfoton-emittere er væsentlige enheder til realisering af fremtidige optiske kvanteteknologier, herunder optisk kvanteberegning og kvantenøglefordeling. Til dato flere strategier, inklusive enkelte atomer, kvanteprikker (QD'er), enkelte molekyler, og punktdefekter, er blevet brugt til at udforske udviklingen af ​​enkeltfotonemittere. Selvom der er gjort store fremskridt i udviklingen af ​​solid-state single photon emitters, inklusive høj renhed og umulighed at skelne fra QD'er, og høje emissionsrater fra både defekter og QD'er, hver teknologi har sine egne ulemper. Derfor, Grundforskning i udviklingen af ​​enkeltfotonemittere ved hjælp af nye materialer og teknikker er afgørende.

I et nyt blad udgivet i Lysvidenskab og applikationer , et team af videnskabsmænd fra State Key Laboratory for Mesoscopic Physics and Frontiers Science Center for Nano-optolectronics, Fysikskolen, Peking Universitet, Kina, og Institut for Industrividenskab, Universitetet i Tokyo, Japan har udviklet en ny type kvanteemitter dannet af rumligt adskilte monolagsøer af InGaN indlejret i en GaN-matrix. De dyrkede først en plan struktur af InGaN monolagsøer ved hjælp af molekylær stråleepitaxi, og derefter mønstrede prøven til søjler ved hjælp af nanoimprint litografi og induktivt koblet plasma reaktiv ion ætsning. Detaljeret optisk analyse af emissionsegenskaberne for de isolerede monolagsøer viste, at hovedemissionslinjen kunne spektralfiltreres for at fungere som en lys, og hurtig enkelt foton emitter ved en bølgelængde på ~ 400 nm, med en høj grad af fotostabilitet.

"III-nitrid materialer blev valgt til denne undersøgelse, fordi de forventes at tilbyde flere fordele for udviklingen af ​​fremtidige enheder, herunder en bred tunbarhed i emissionsbølgelængde, kompatibilitet med siliciumsubstrater til vækst, og støtte fra en verdensomspændende industriel infrastruktur til fremstilling af enheder på grund af deres udvidede brug i moderne optoelektronik og strømforsyningsapplikationer, " siger forskerne.

Holdet foreslår også, at det næste skridt i forskningen er at arbejde hen imod højere emissionsrenhed, og at fremtidige udviklinger (muligvis ved hjælp af andre materialer) kan føre til realisering af emittere, der opererer ved bølgelængder, der er kompatible med konventionelle fiberoptiske systemer.