Figure 1. Concept de la technique NFP utilisant HIM. (a) Illustration schématique de la source d'ions hélium et des différents modèles d'implantation sur des échantillons planaires/pyramidaux. (b, c) SEM et CL monochromatique (à la longueur d'onde d'émission QW, 400 nm) images du QW planaire après implantation d'ions d'hélium à motifs linéaires. (d) Balayage linéaire de l'intensité CL et de la courbe d'ajustement. (e–h) Images SEM et CL monochromatiques du QW planaire après implantation d'ions hélium en forme de beignet. (je, j) Balayage linéaire de l'intensité CL monochromatique de (g) et (h), respectivement. Toutes les barres d'échelle sauf l'image en médaillon ont une longueur de 4 m, tandis que la barre d'échelle de l'image incrustée en (h) a une longueur de 0,5 µm. Crédit :DOI :10.1021/acsnano.1c00587
photons, particules fondamentales de lumière, portent ces mots à vos yeux via la lumière de votre écran d'ordinateur ou de votre téléphone. Les photons jouent un rôle clé dans la technologie de l'information quantique de nouvelle génération, comme l'informatique quantique et les communications. Un émetteur quantique, capable de produire un seul, photon pur, est au cœur d'une telle technologie mais a de nombreux problèmes qui n'ont pas encore été résolus, selon les chercheurs du KAIST.
Une équipe de recherche dirigée par le professeur Yong-Hoon Cho a développé une technique qui peut isoler l'émetteur de qualité souhaitée en réduisant le bruit entourant la cible avec ce qu'ils ont surnommé un « point de focalisation à l'échelle nanométrique ». Ils ont publié leurs résultats le 24 juin dans ACS Nano .
« Le point de focalisation à l'échelle nanométrique est une technique structurellement non destructive sous un faisceau d'ions à dose extrêmement faible et est généralement applicable à diverses plates-formes pour améliorer leur pureté à photon unique tout en conservant les structures photoniques intégrées, " a déclaré l'auteur principal Yong-Hoon Cho du département de physique du KAIST.
Pour produire des photons uniques à partir de matériaux à l'état solide, les chercheurs ont utilisé des points quantiques semi-conducteurs à large bande interdite - des nanoparticules fabriquées avec des propriétés potentielles spécialisées, comme la capacité d'injecter directement du courant dans une petite puce et de fonctionner à température ambiante pour des applications pratiques. En créant une boîte quantique dans une structure photonique qui propage la lumière, puis l'irradier avec des ions hélium, les chercheurs ont émis l'hypothèse qu'ils pourraient développer un émetteur quantique qui pourrait réduire le bruit de fond indésirable et produire un seul, photon pur à la demande.
Le professeur Cho a expliqué, "Malgré sa haute résolution et sa polyvalence, un faisceau d'ions focalisé supprime généralement les propriétés optiques autour de la zone bombardée en raison de l'impulsion élevée du faisceau d'ions accéléré. Nous nous sommes concentrés sur le fait que, si le faisceau d'ions focalisé est bien contrôlé, seul le bruit de fond peut être éteint sélectivement avec une haute résolution spatiale sans détruire la structure."
En d'autres termes, les chercheurs ont concentré le faisceau d'ions sur une simple piqûre d'épingle, couper efficacement les interactions autour du point quantique et supprimer les propriétés physiques qui pourraient interagir négativement avec et dégrader la pureté des photons émis par le point quantique.
"C'est la première technique développée qui peut éteindre le bruit de fond sans modifier les propriétés optiques de l'émetteur quantique et de la structure photonique intégrée, " a affirmé le professeur Cho.
Le professeur Cho l'a comparé à la microscopie à déplétion par émission stimulée, une technique utilisée pour diminuer la lumière autour de la zone de mise au point, mais en laissant le point focal illuminé. Le résultat est une résolution accrue de la cible visuelle souhaitée.
"En ajustant la région irradiée du faisceau d'ions focalisés, nous pouvons sélectionner l'émetteur cible avec une résolution à l'échelle nanométrique en éteignant l'émetteur environnant, " a déclaré le professeur Cho. " Cette technique de trempe sélective à l'échelle nanométrique peut être appliquée à diverses plates-formes matérielles et structurelles et étendue à des applications telles que la mémoire optique et les micro-écrans haute résolution. " La Fondation nationale pour la recherche de Corée et la Fondation Samsung pour la science et la technologie ont soutenu ce travail.
