a, Imagen de la sección transversal TEM de una isla monocapa única de In (Ga) N / GaN. B, Una imagen HAADF-STEM de gran aumento de la monocapa atómica única de In (Ga) N, mientras que el panel superior muestra el esquema atómico correspondiente. C, Imagen SEM de vista inclinada de matrices de pilares nanoimpresos de In (Ga) N / GaN después de grabado en húmedo y regenerados, El recuadro de la figura representa un pilar típico. D, Espectro de fotoluminiscencia del emisor de las regiones de medición elegidas a 8 K bajo excitación de 355 nm. mi, Autocorrelación del pico principal como el rectángulo sombreado en naranja y junto con los picos de energía más bajos como el rectángulo sombreado en amarillo en la figura d. Crédito:Xiaoxiao Sun, Ping Wang, Tao Wang, Ling Chen, Zhaoying Chen, Kang Gao, Tomoyuki Aoki, Li Mo, Jian Zhang, Tobias Schulz, Martin Albrecht, Weikun Ge, Yasuhiko Arakawa, Bo Shen, Mark Holmes, y Xinqiang Wang
Los emisores de un solo fotón son dispositivos esenciales para la realización de futuras tecnologías ópticas cuánticas, incluida la computación óptica cuántica y la distribución de claves cuánticas. Hacia este objetivo, Científicos de China y Japón identificaron y caracterizaron un nuevo tipo de emisor cuántico formado a partir de islas monocapa separadas espacialmente de InGaN intercaladas en una matriz de GaN. Esta nueva estructura podría abrir nuevas oportunidades para más dispositivos cuánticos.
Las fuentes de luz no clásicas, como los emisores de fotones individuales, son dispositivos esenciales para la realización de futuras tecnologías ópticas cuánticas, incluida la computación óptica cuántica y la distribución de claves cuánticas. Hasta la fecha varias estrategias, incluyendo átomos individuales, puntos cuánticos (QD), moléculas individuales, y defectos puntuales, se han utilizado para explorar el desarrollo de emisores de fotones individuales. Aunque se han logrado grandes avances en el desarrollo de emisores de fotones únicos de estado sólido, incluyendo alta pureza e indistinguibilidad de los QD, y altas tasas de emisión tanto de defectos como de QD, cada tecnología tiene sus propios inconvenientes. Por lo tanto, La investigación básica sobre el desarrollo de emisores de fotones individuales utilizando nuevos materiales y técnicas es fundamental.
En un nuevo artículo publicado en Ciencias de la luz y aplicaciones , un equipo de científicos del State Key Laboratory for Mesoscopic Physics y Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, Escuela de Física, Universidad de Peking, Porcelana, e Instituto de Ciencias Industriales, La Universidad de Tokio, Japón ha desarrollado un nuevo tipo de emisor cuántico formado a partir de islas monocapa separadas espacialmente de InGaN intercaladas en una matriz de GaN. Primero cultivaron una estructura plana de islas monocapa de InGaN usando epitaxia de haz molecular, y luego modeló la muestra en pilares utilizando litografía de nanoimpresión y grabado con iones reactivos de plasma acoplado inductivamente. El análisis óptico detallado de las propiedades de emisión de las islas de monocapa aisladas mostró que la línea de emisión principal se podía filtrar espectralmente para actuar como un brillante, y un emisor de fotón único rápido a una longitud de onda de ~ 400 nm, con un alto grado de fotoestabilidad.
"Se eligieron materiales de nitruro III para este estudio porque se espera que ofrezcan varias ventajas para el desarrollo de dispositivos futuros, incluyendo una amplia sintonía en la longitud de onda de emisión, compatibilidad con sustratos de silicio para el crecimiento, y el apoyo de una infraestructura industrial mundial para la fabricación de dispositivos debido a su uso extendido en las aplicaciones de dispositivos de potencia y optoelectrónica de hoy en día, "dicen los investigadores.
El equipo también sugiere que el siguiente paso en la investigación es trabajar hacia una mayor pureza de las emisiones, y que los desarrollos futuros (posiblemente utilizando otros materiales) podrían conducir a la realización de emisores que funcionen en longitudes de onda compatibles con los sistemas de fibra óptica convencionales.
