В мире не существует двух одинаковых снежинок или двух идентичных отпечатков пальцев.Точно также, невозможно создать две одинаковые квантовые точки. Но новый метод травления, предназначенный для формирования и позиционирования этих полупроводниковых нанокристаллов, может изменить ситуацию.
Более того, испытания в Национальном институте стандартов и технологии (NIST) подтверждают, что вытравленные квантовые точки излучают отдельные частицы света (фотоны), а это открывает множество перспектив для создания новых приборов для квантовой коммуникации.
Обычно квантовые точки выращиваются в растворе в виде кристаллов, но в результате этого процесса, в некоторой степени бессистемного, получаются кристаллы неправильной формы. Новый, более точный процесс был разработан исследователем NIST Варуном Верма во время его учебы в Иллинойском университете. Он использовал электронно-лучевую литографию и травление для гравировки квантовых точек внутри полупроводниковой сэндвич-структуры, в результате чего получил двумерные частицы. С помощью литографии контролируется размер и положение точки, а толщина и состав сэндвич-структуры и размер точек, может использоваться для настройки цвета светового излучения точки.
Некоторые квантовые точки при определенных условиях способны излучать отдельные, изолированные фотоны, что является решающей характеристикой для квантовых информационных систем, которые кодируют информацию путем воздействия на единичные фотоны.
В новой работе, представленной в Optics Express, описаны испытания в NIST, которые продемонстрировали, что квантовые точки, полученные с помощью литографии и травления, действительно являются источниками единичных фотонов. Точки различного диаметра из арсенида индия и галлия располагались в квадратных матрицах в определенном порядке. С помощью лазера, возбуждающего отдельные точки, и детектора фотонов, анализирующего излучение, исследователи NIST обнаружили, что точки шириной 35 нанометров излучали почти весь свет на длине волны 888,6 нанометра. Временная схема показала, что свет излучается в виде серии единичных фотонов.
Теперь исследователи планируют создание отражательных резонаторов вокруг отдельных вытравленных точек, предназначенных для управления их световым излучением. Если каждая точка может излучать большую часть фотонов перпендикулярно поверхности кристалла, то можно собирать больше света, что повлечет за собой создание более эффективного источника единичных фотонов.
Вертикальное излучение было продемонстрировано с помощью эксперимента с квантовыми точками, выращенными в виде кристаллов. Но эти точки не могут правильно располагаться или распределяться в резонаторах. Что касается вытравленных точек, то их можно не только точно позиционировать, но создавать идентичные точки, которые могут использоваться для генерирования специальных световых режимов, например, когда сплетаются два или более фотонов (квантовое явление, которое связывает их свойства даже на расстоянии).
Тестируемые квантовые точки были созданы в NIST, а авершающая стадия эксперимента была проведена в Иллинойском университете, где поверх точек с целью формирования чистого пограничного слоя был выращен слой кристаллов.
По материалам Sciencedaily.com
