Enkele fotonenzenders zijn essentiële apparaten voor de realisatie van toekomstige optische kwantumtechnologieën, waaronder optische kwantumcomputers en kwantumsleuteldistributie. Op weg naar dit doel, Wetenschappers in China en Japan hebben een nieuw type kwantumemitter geïdentificeerd en gekarakteriseerd, gevormd uit ruimtelijk gescheiden monolaag-eilanden van InGaN ingeklemd in een GaN-matrix. Deze nieuwe structuur zou nieuwe kansen kunnen bieden voor verdere kwantumapparaten.

Niet-klassieke lichtbronnen zoals enkelvoudige fotonstralers zijn essentiële apparaten voor de realisatie van toekomstige optische kwantumtechnologieën, waaronder optische kwantumcomputers en kwantumsleuteldistributie. Tot op heden verschillende strategieën, inclusief enkele atomen, kwantumdots (QD's), enkele moleculen, en puntdefecten, zijn gebruikt om de ontwikkeling van single photon emitters te onderzoeken. Hoewel er grote vooruitgang is geboekt in de ontwikkeling van solid-state enkelvoudige fotonstralers, inclusief hoge zuiverheid en niet te onderscheiden van QD's, en hoge emissiesnelheden van zowel defecten als QD's, elke technologie heeft zijn eigen nadelen. Daarom, fundamenteel onderzoek naar de ontwikkeling van single photon emitters met nieuwe materialen en technieken is cruciaal.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Lichtwetenschap en toepassingen , een team van wetenschappers van State Key Laboratory for Mesoscopic Physics and Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, School voor natuurkunde, Peking Universiteit, China, en Instituut voor Industriële Wetenschappen, De Universiteit van Tokio, Japan heeft een nieuw type kwantumemitter ontwikkeld, gevormd uit ruimtelijk gescheiden monolaag-eilanden van InGaN, ingeklemd in een GaN-matrix. Ze groeiden eerst een vlakke structuur van InGaN-monolaageilanden met behulp van moleculaire bundelepitaxie, en vervolgens het monster in pilaren gemodelleerd met behulp van nano-imprint-lithografie en inductief gekoppeld plasma-etsen met reactieve ionen. Gedetailleerde optische analyse van de emissie-eigenschappen van de geïsoleerde monolaag-eilanden toonde aan dat de hoofdemissielijn spectraal gefilterd kon worden om als een heldere, en snelle enkelvoudige fotonzender met een golflengte van ~ 400 nm, met een hoge mate van fotostabiliteit.

"Voor deze studie zijn III-nitridematerialen gekozen omdat ze naar verwachting verschillende voordelen zullen bieden voor de ontwikkeling van toekomstige apparaten, inclusief een brede afstembaarheid in emissiegolflengte, compatibiliteit met siliciumsubstraten voor groei, en ondersteuning van een wereldwijde industriële infrastructuur voor de fabricage van apparaten vanwege hun uitgebreide gebruik in moderne opto-elektronica en toepassingen voor stroomapparatuur, ", zeggen de onderzoekers.

Het team suggereert ook dat de volgende stap in het onderzoek is om te werken aan een hogere emissiezuiverheid, en dat toekomstige ontwikkelingen (mogelijk met gebruik van andere materialen) zouden kunnen leiden tot de realisatie van emitters die werken op golflengten die compatibel zijn met conventionele glasvezelsystemen.