研究人员首次制造出可在C波段光照下发光的液滴蚀刻量子点
发布时间：2023-06-19 08:00:00 阅读数： 101
(a) 蚀刻纳米孔的表面密度与反蚀刻温度的关系，以及(b)Tetch=410℃、(c)Tetch=435℃和(d)Tetch=460℃蚀刻温度的示例性样品表面的AFM图像。不包括孔的均方根表面粗糙度平均为0.3纳米。所有AFM图像的尺寸为10×10 μm2，(b)中的黑条对应的长度为5 μm，右边的色标对所有图像都有效。资料来源：AIP Advances（2023）。doi: 10.1063/5.0147281
帕德博恩物理系和光子量子系统研究所（PhoQS）的研究人员成功地制造了量子点--材料的量子特性发挥作用的纳米结构--在波长为1530至1565纳米的光学C波段发光。
这一点尤其特别，因为这是第一次通过局部液滴蚀刻和随后在砷化铝铟/砷化镓铟系统中填充纳米孔来制造这样的量子点，这些纳米孔与磷化铟衬底格子匹配。
在未来，这些量子点可以被用作纠缠光子的来源，这可能与涉及量子技术的创新加密系统有关。光学C波段的发光在这里特别相关：光纤网络的减速在这个波长下是最小的，使得未来有可能与当前的网络一起使用。研究人员现在已经在《AIP进展》杂志上发表了他们的发现。
由Dennis Deutsch、Christopher Buchholz、Viktoryia Zolatanosha博士、Klaus Jöns教授博士和Dirk Reuter教授博士组成的团队在砷化铟铝表面蚀刻了纳米孔，并用砷化镓铟填充它们。
"制造量子点的一个关键因素，如果它们要用于产生纠缠的光子，就是晶格匹配。如果不这样做，就会造成量子点的张力，这可能会驱散所产生的光子的量子力学纠缠，"Denis Deutsch解释。
通过填充液滴蚀刻的孔来制造量子点并不新鲜，但与以前的工艺不同，研究人员对磷化铟而不是砷化镓使用晶格匹配。材料的改变使他们能够实现C波段的发射。除了晶格匹配材料外，量子点的对称性也是它们是否适合作为纠缠光子源的一个关键因素。因此，该出版物还对使用不同参数制造的众多孔的对称性进行了统计评估和检查。
这离技术上的可实现性还有一段距离，但该方法已经展示了其制造量子点的潜力。这是因为在未来，量子计算在加密方面可能远远优于传统计算机。
纠缠现象是安全交换加密数据的一种有前途的方法，因为由于物理定律的存在，任何企图窃听的行为都会暴露。由于纠缠的光子是通过光缆进行交换的，因此传输应该是尽可能的低损耗，这是至关重要的。"Deutsch总结说："因此，在特别低损耗的C波段制造光子是利用纠缠光子进行加密的一个重要步骤。
参考资料
D. Deutsch et al, Telecom C-band photon emission from (In,Ga)As quantum dots generated by filling nanoholes in In0.52Al0.48As layers, AIP Advances (2023). DOI: 10.1063/5.0147281
