Специалисты Передовой инженерной школы Южного федерального университета (ПИШ ЮФУ) совместно с коллегами из НИУ ВШЭ – Санкт-Петербург провели исследование, направленное на получение низкоплотных квантовых точек. По мнению ученых, полученные результаты можно будет использовать для создания гетероструктур и источников квантового света на их основе, а те, в свою очередь, — в системах квантовых коммуникаций, которые обеспечивают стопроцентную защиту передаваемой информации.
Ключевым элементом систем квантовых коммуникаций и квантовых вычислений с использованием фотонов являются так называемые источники одиночных и запутанных фотонов. Чтобы подобный источник мог излучать свет по одному или по паре фотонов, необходимо, чтобы в его активной области была лишь одна квантовая точка, что существующими методами сделать довольно сложно. Еще сложнее получить такую точку, которая излучала бы в телекоммуникационных диапазонах О (около 1,3 мкм) и С (около 1,5 мкм), совместимых с современной оптоволоконной технологией и фотонными интегральными схемами на основе кремния.
Один из перспективных, но технологически достаточно сложных способов получения таких структур — предварительное структурирование поверхности подложки путем создания на ней углублений, в которых происходит зарождение и рост квантовых точек. Авторы исследования предложили новый, относительно простой метод получения таких структурированных подложек.
«В основу работы легла идея о том, что если удаление оксидной пленки на поверхности арсенида галлия определяется взаимодействием ее компонентов с атомами галлия, высвобождающимся в ходе термического разложения (фактически – травления) материала подложки, то, модулируя интенсивность этих процессов, можно управлять параметрами результирующей морфологии, в том числе образующихся углублений», — рассказал один из разработчиков метода, ведущий научный сотрудник дивизиона «Электроника» ПИШ ЮФУ, руководитель молодежной лаборатории Максим Солодовник.
Такая структурированная поверхность позволяет получать квантовые точки в режимах, при которых на «обычной» поверхности они не образуются. Кроме того, поскольку материал стремится заполнить сформированные ямки, то и размер таких точек, а значит, и длина волны излучаемого ими света могут быть больше, чем в альтернативных методиках.
Ученые установили, что с помощью изменения температуры подложки, давления паров мышьяка, а также толщины оксидной пленки можно управлять размером и формой создаваемых углублений, а также шероховатостью поверхности.
Предложенный способ получения низкоплотных квантовых точек достаточно прост и может быть легко реализован в любой лаборатории, имеющей эпитаксиальную установку.
Пресс-релиз подготовлен на основании материала, предоставленного организацией. Информационное агентство AK&M не несет ответственности за содержание пресс-релиза, правовые и иные последствия его опубликования.
