Single photon source based on InGaN/GaN dot-in-a-wire heterosturcture
Author
Chernysheva, EkaterinaAdvisor
Lazic, SnezanaEntity
UAM. Departamento de Física de MaterialesDate
2017-01-12Subjects
Óptica cuántica - Tesis Doctorales; FísicaNote
Tesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Física de Materiales. Fecha de lectura: 12-01-2017Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.
Abstract
Esta tesis presenta una investigación sobre las propiedades ópticas, de las propiedades
estructurales y ópticas de puntos cuánticos (PCs) formados en inclusiones de InGaN con distintas
orientaciones (polares, semi-polares y no polares) incluidas en nanocolumnas de GaN. Las
principales conclusiones son las siguientes:
Los puntos cuánticos polares de InGaN de las estructuras de InGaN/GaN tienen una alta
calidad de emisión óptica con alto grado de polarización lineal y son visibles hasta 80 K.
El origen de la formación se atribuye a fluctuaciones aleatorias de concentración de In. La
sección eficaz de absorción obtenida está entre las más altas reportadas para puntos
cuánticos semiconductores. Las vidas medias estimadas de los excitones están en el rango
de nanosegundos. Estos puntos cuánticos constituyen fuentes de fotones individuales,
como demuestran las medidas de interferometría Hanbury Brown y Twiss. Los valores
estimados de la función de correlación de segundo orden a retardo de tiempo cero están
muy por debajo del umbral de dos fotones. Esta fuente de fotones individuales emite en
el espectro visible y opera hasta un rango de 1 GHz.
La modulación espectral dinámica de la emisión de los PCs polares de InGaN se consiguió
mediante el uso de ondas acústicas superficiales y diferentes técnicas estroboscópicas. La
modulación obtenida de la energía de emisión para el exciton y el biexciton es un paso
prometedor hacia la realización de una fuente sintonizable de fotones individuales
operando a alta frecuencia sin necesidad de excitación pulsada. Además, se obtuvo la
modulación acústicamente inducida de la energía de ligadura del biexcitón sin ninguna
degradación apreciable de la intensidad de emisión. También se determinó que el campo
piezoeléctrico lateral es responsable de la inyección de pares de electrones-huecos en el
PC desde la región InGaN circundante.
Los PCs de InGaN formados en los planos semi-polares y no polares de la heterostructura
de nanocolumna con capa lateral (core-shell) poseen cualidades similares a sus
homólogos polares. Debido a la influencia reducida del campo eléctrico interno para los
planos semi-polares y no polares, las vidas de emisión son más pequeñas y en el rango de
picosegundos. Se obtuvo en una sola nanocolumna una fuente de fotones que emitía en
las regiones espectrales ultravioleta (PCs no polares), violeta (PCs semi-polares) y visible
(PCs polares). El régimen de operación alcanza hasta 2,1 GHz, lo que hace que este
dispositivo sea adecuado para aplicaciones de alta frecuencia en el campo del
procesamiento de información cuántica.
Los resultados obtenidos son un paso prometedor hacia la realización de un emisor de fotones
individuales sintonizable dinámicamente con alto grado de polarización lineal y operando a alta
frecuencia, que es un componente crucial para la computación cuántica óptica lineal, la
comunicación cuántica, la criptografía cuántica y la distribución de claves cuánticos.
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