En émettant des photons à partir d'une boîte quantique au sommet d'une micropyramide, des chercheurs de l'université de Linköping créent une source de lumière polarisée pour des choses telles que des écrans d'ordinateur à économie d'énergie et des communications protégées contre les écoutes téléphoniques.

La lumière polarisée - où toutes les ondes lumineuses oscillent sur le même plan - constitue la base de technologies telles que les écrans LCD dans les ordinateurs et les téléviseurs, et le cryptage quantique avancé. Normalement, ceci est créé par la lumière non polarisée normale passant à travers un filtre qui bloque les ondes lumineuses indésirables. Au moins la moitié de la lumière émise, et donc une quantité égale d'énergie, est perdu dans le processus.

Une meilleure méthode consiste à émettre une lumière polarisée directement à la source. Ceci peut être réalisé avec des points quantiques - des cristaux de matériau semi-conducteur si petits qu'ils produisent des phénomènes de mécanique quantique. Mais jusqu'à maintenant, ils n'ont atteint qu'une polarisation totalement trop faible ou difficile à contrôler.

Un groupe de recherche sur les matériaux semi-conducteurs dirigé par le professeur Per Olof Holtz présente maintenant une méthode alternative où des points quantiques asymétriques d'un matériau nitrure avec de l'indium sont formés au sommet de pyramides à six faces microscopiques. Avec ces, ils ont réussi à créer une lumière avec un haut degré de polarisation linéaire, en moyenne 84 %. Les résultats sont publiés dans la revue Nature Lumière :science et applications .

« Nous démontrons une nouvelle façon de générer directement de la lumière polarisée, avec un vecteur de polarisation prédéterminé et avec un degré de polarisation sensiblement plus élevé qu'avec les méthodes précédemment lancées, " dit le professeur Holtz.

Dans les expériences, des points quantiques ont été utilisés qui émettent une lumière violette avec une longueur d'onde de 415 nm, mais les photons peuvent en principe prendre n'importe quelle couleur dans le spectre visible en faisant varier la quantité d'indium métallique.

"Nos calculs théoriques indiquent qu'une quantité accrue d'indium dans les points quantiques améliore encore le degré de polarisation, " dit le lecteur Fredrik Karlsson, l'un des auteurs de l'article.

La micropyramide est construite par croissance cristalline, couche d'atome par couche d'atome, du matériau semi-conducteur nitrure de gallium. Deux couches nanofines où l'indium métallique est également inclus sont posées dessus. A partir de la boîte quantique asymétrique ainsi formée au sommet, des particules lumineuses sont émises avec une longueur d'onde bien définie.

Les résultats de la recherche ouvrent des perspectives, par exemple pour des diodes électroluminescentes polarisées plus économes en énergie dans la source lumineuse des écrans LCD. Comme les points quantiques peuvent également émettre un photon à la fois, c'est une technologie très prometteuse pour le cryptage quantique, une technologie en pleine croissance pour les communications à l'épreuve des écoutes téléphoniques.