une, Image en coupe MET d'un îlot monocouche monocouche In(Ga)N/GaN. b, Une image HAADF-STEM à fort grossissement de la monocouche atomique unique In(Ga)N, tandis que le panneau supérieur montre le schéma atomique correspondant. c, Image SEM à vue inclinée de matrices de piliers In(Ga)N/GaN nanoimprimés après gravure humide et repousse, l'encart de la figure représente un pilier typique. ré, Spectre de photoluminescence de l'émetteur à partir des régions de mesure choisies à 8 K sous excitation de 355 nm. e, Autocorrélation du pic principal sous la forme du rectangle ombré en orange et avec les pics d'énergie inférieure sous la forme du rectangle ombré en jaune sur la figure d. Crédits :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, et Xinqiang Wang
Les émetteurs de photons uniques sont des dispositifs essentiels pour la réalisation des futures technologies quantiques optiques, notamment l'informatique quantique optique et la distribution de clés quantiques. Vers cet objectif, Des scientifiques chinois et japonais ont identifié et caractérisé un nouveau type d'émetteur quantique formé d'îlots monocouches spatialement séparés d'InGaN pris en sandwich dans une matrice de GaN. Cette nouvelle structure pourrait ouvrir de nouvelles opportunités pour d'autres dispositifs quantiques.
Les sources de lumière non classiques telles que les émetteurs de photons uniques sont des dispositifs essentiels pour la réalisation des futures technologies quantiques optiques, notamment l'informatique quantique optique et la distribution de clés quantiques. A ce jour plusieurs stratégies, y compris les atomes simples, points quantiques (QD), molécules simples, et défauts ponctuels, ont été utilisés pour explorer le développement d'émetteurs de photons uniques. Bien que de grands progrès aient été réalisés dans le développement d'émetteurs de photons uniques à l'état solide, y compris une pureté élevée et une indiscernabilité des QDs, et des taux d'émission élevés des défauts et des QDs, chaque technologie a ses propres inconvénients. Par conséquent, la recherche fondamentale sur le développement d'émetteurs de photons uniques à l'aide de nouveaux matériaux et techniques est cruciale.
Dans un nouvel article publié dans Science de la lumière et applications , une équipe de scientifiques du State Key Laboratory for Mesoscopic Physics and Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, École de physique, Université de Pékin, Chine, et Institut des sciences industrielles, L'Université de Tokyo, Le Japon a développé un nouveau type d'émetteur quantique formé d'îlots monocouches spatialement séparés d'InGaN pris en sandwich dans une matrice de GaN. Ils ont d'abord développé une structure plane d'îlots monocouches d'InGaN en utilisant l'épitaxie par faisceau moléculaire, puis modelé l'échantillon en piliers à l'aide de la lithographie par nanoimpression et de la gravure d'ions réactifs par plasma à couplage inductif. Une analyse optique détaillée des propriétés d'émission des îlots monocouches isolés a montré que la raie d'émission principale pouvait être filtrée spectralement pour agir comme un et émetteur monophotonique rapide à une longueur d'onde de ~ 400 nm, avec un haut degré de photostabilité.
"Les matériaux III-nitrure ont été choisis pour cette étude car ils devraient offrir plusieurs avantages pour le développement de futurs dispositifs, incluant une large accordabilité en longueur d'onde d'émission, compatibilité avec les substrats de silicium pour la croissance, et le soutien d'une infrastructure industrielle mondiale pour la fabrication de dispositifs en raison de leur utilisation étendue dans les applications modernes d'optoélectronique et de dispositifs de puissance, ", disent les chercheurs.
L'équipe suggère également que la prochaine étape de la recherche consiste à travailler vers une pureté d'émission plus élevée, et que les développements futurs (utilisant éventuellement d'autres matériaux) pourraient conduire à la réalisation d'émetteurs fonctionnant à des longueurs d'onde compatibles avec les systèmes de fibres optiques classiques.
