آخرین اخبار
محققان روشی برای حذف انسداد تابش تک‌فوتون در نقاط کوانتومی یافتند

محققان روشی برای حذف انسداد تابش تک‌فوتون در نقاط کوانتومی یافتند

نقاط کوانتومی، واسطه‌ی کارآمدی بین ماده و نور هستند که توانایی تبدیل شدن به بنیان ارتباطات کوانتومی را دارند. با این وجود، سیگنال آن‌ها می‌تواند توسط ساختارهایی که بصورت پیش‌فرض در طول فرایند ساخت تشکیل می‌شوند، مسدود گردد. اکنون محققان روشی پیدا کرده‌اند که این ساختارهای مزاحم را حذف می‌کند.

نقاط کوانتومی ساخته شده در دانشگاه بوخوم، در ماده‌ی نیمه‌هادی ایندیم ‌آرسنید (InAs) تولید می‌شود. محققان، این ماده‌ی نیمه‌هادی را روی یک بستر گالیم‌آرسنید (GaAs) رشد داده‌اند. در طول این فرایند، یک لایه‌ی InAs به ضخامت 1.5 لایه‌ی اتمی تشکیل می‌شود. این لایه، لایه‌ی تَر‌کننده (wetting-layer) نامیده می‌شود. پس از آن، نقاط کوانتومی در ابعاد نانومتر تولید می‌شوند.

لایه‌ی تَرکننده بصورت یک پیوستار تشکیل می‌شود که سطح انرژی آن، به حالت‌های مقید نقطه‌ی کوانتومی نزدیک است. این ویژگی، موجب پراکندگی و جداشدن اکسیتون‌های نقطه‌ی کوانتومی می‌شود. حالت‌های اکسیتون در لایه‌ی تر‌کننده، راحت‌تر از حالت‌های اکسیتون در نقاط کوانتومی از بین می‌روند. فوتون‌هایی که در این فرایند منتشر می‌شوند، نمی‌توانند در ارتباطات کوانتومی استفاده شوند، زیرا یک نویز ایستا در سیستم تولید خواهند کرد. محققان می‌گویند:

لایه‌ی ترکننده، کل سطح تراشه را می‌پوشاند، در حالیکه نقاط کوانتومی تنها یک هزارم سطح تراشه‌ی نیمه‌رسانا را می‌پوشانند. به همین دلیل است که نور تداخل‌کننده، تقریبا هزار برابر از نوری که توسط نقاط کوانتومی منتشر می‌شود، قوی‌تر است. لایه‌ی تر‌کننده، فوتون‌ها را در فرکانسی کمی بالاتر، ولی با شدت بسیار بیشتری نسبت به نقاط کوانتومی تابش می‌کند. باردار کردن نقاط کوانتومی با الکترون‌ها می‌تواند توانایی حمل اطلاعات توسط آن‌ها را برای کاربردهای کوانتومی به صورت بالقوه بهبود ببخشد، اما در این مورد، سطوح انرژی در لایه‌ی ترکننده نیز می‌توانند به همین ترتیب، برانگیخته شوند.

محققان‌ برای حذف تداخل‌هایی که توسط لایه‌ی تر‌کننده ایجاد می‌شود، روش رشد InAs روی GaAs را اصلاح کردند. آن‌ها یک لایه‌ی آلومینیوم آرسنید (AlAs) را به ساختار اضافه کردند. آن‌ها این لایه را بر روی نقاط کوانتومی در لایه‌ی ترکننده رشد دادند. این لایه‌ی اضافی، با حذف حالت‌های انرژی در لایه‌ی ترکننده، تداخلات را از بین می‌برد و بنابراین، احتمال بازترکیب الکترون‌ها و حفره‌ها و در نتیجه‌ی، تابش فوتون را کاهش می‌دهد.

پژوهشگران نشان دادند این نقاط کوانتومی جدید، پیوستار لایه‌ی تر‌کننده را برای الکترون‌ها ندارند و می‌توانند اکسیتون‌های با بار زیاد را در خود نگه دارند. در این قسمت، شش الکترون، یک نقطه‌ی کوانتومی را اشغال می‌کنند. با توجه به اظهارات محققان، تک‌نقاط کوانتومی که با این روش رشد می‌یابند، خطوط نوری را نشان می‌دهند که با خطوط بهترین نقاط کوانتومی، مطابقت دارند. این ویژگی، این نقاط کوانتومی را به یک جایگزین جذاب برای نقاط کوانتومی رایج InGaAs تبدیل می‌کند.
 


منبع: photonics
كلمات كليدي :
نقاط کوانتومی , تابش تک فوتون
 
امتیاز دهی
 
 

نظر شما
نام  
پست الكترونيک
وب سایت
متنی که در تصویر می بینید عینا تایپ نمایید
نظر