Figura 1. Concepto de la técnica de PFN utilizando HIM. (a) Ilustración esquemática de la fuente de iones de helio y los diversos patrones de implantación en muestras planares / piramidales. (B, c) SEM y CL monocromático (en la longitud de onda de la emisión QW, 400 nm) imágenes del QW plano después de la implantación de iones de helio con patrón de líneas. (d) Escaneo lineal de la intensidad de CL y la curva de ajuste. (e – h) Imágenes SEM y CL monocromáticas del QW plano después de la implantación de iones de helio con patrón de rosquilla. (I, j) Exploración lineal de la intensidad CL monocromática de (g) y (h), respectivamente. Todas las barras de escala, excepto la imagen insertada, tienen una longitud de 4 μm, mientras que la barra de escala de la imagen insertada en (h) tiene una longitud de 0,5 μm. Crédito:DOI:10.1021 / acsnano.1c00587
Fotones, partículas fundamentales de luz, están llevando estas palabras a sus ojos a través de la luz de la pantalla de su computadora o teléfono. Los fotones juegan un papel clave en la tecnología de la información cuántica de próxima generación, como la computación cuántica y las comunicaciones. Un emisor cuántico capaz de producir un solo, fotón puro, es el quid de dicha tecnología, pero tiene muchos problemas que aún no se han resuelto, según los investigadores de KAIST.
Un equipo de investigación dirigido por el profesor Yong-Hoon Cho ha desarrollado una técnica que puede aislar el emisor de calidad deseada reduciendo el ruido que rodea al objetivo con lo que han denominado un 'punto de concentración de nanoescala'. Publicaron sus resultados el 24 de junio en ACS Nano .
"El punto de enfoque a nanoescala es una técnica estructuralmente no destructiva bajo un haz de iones de dosis extremadamente baja y es generalmente aplicable para varias plataformas para mejorar su pureza de fotón único mientras retiene las estructuras fotónicas integradas, ", dijo el autor principal, Yong-Hoon Cho, del Departamento de Física de KAIST.
Para producir fotones individuales a partir de materiales en estado sólido, Los investigadores utilizaron puntos cuánticos semiconductores de banda ancha:nanopartículas fabricadas con propiedades potenciales especializadas, como la capacidad de inyectar corriente directamente en un chip pequeño y operar a temperatura ambiente para aplicaciones prácticas. Al hacer un punto cuántico en una estructura fotónica que propaga la luz, y luego irradiarlo con iones de helio, Los investigadores teorizaron que podrían desarrollar un emisor cuántico que podría reducir el ruido de fondo no deseado y producir un solo, fotón puro bajo demanda.
El profesor Cho explicó:"A pesar de su alta resolución y versatilidad, un haz de iones enfocado normalmente suprime las propiedades ópticas alrededor del área bombardeada debido al alto impulso del haz de iones acelerado. Nos enfocamos en el hecho de que, si el haz de iones enfocado está bien controlado, sólo el ruido de fondo puede apagarse selectivamente con alta resolución espacial sin destruir la estructura ".
En otras palabras, los investigadores enfocaron el haz de iones en un simple pinchazo, cortando efectivamente las interacciones alrededor del punto cuántico y eliminando las propiedades físicas que podrían interactuar negativamente y degradar la pureza de los fotones emitidos por el punto cuántico.
"Es la primera técnica desarrollada que puede apagar el ruido de fondo sin cambiar las propiedades ópticas del emisor cuántico y la estructura fotónica incorporada, ", Afirmó el profesor Cho.
El profesor Cho lo comparó con la microscopía de reducción de emisiones estimulada, una técnica utilizada para disminuir la luz alrededor del área de enfoque, pero dejando el punto focal iluminado. El resultado es una mayor resolución del objetivo visual deseado.
"Al ajustar la región irradiada por haz de iones enfocado, podemos seleccionar el emisor objetivo con resolución a nanoescala apagando el emisor circundante, El profesor Cho dijo. "Esta técnica de extinción selectiva a nanoescala se puede aplicar a varios materiales y plataformas estructurales y se puede extender aún más para aplicaciones como memoria óptica y micro pantallas de alta resolución". La Fundación Nacional de Investigación de Corea y la Fundación de Ciencia y Tecnología de Samsung apoyaron este trabajo.
