Нанопирамиды

 


Немецкие ученые создали мельчайшие в мире пирамиды: их высота не превышает нескольких сотен нанометров. Они могут служить в качестве микрополостных оптических резонаторов за счет внутреннего отражения света от граней, которое позволяет достичь сильного заключения света во всех трех измерениях с малой потерей.

Оптические резонаторы представляют большой интерес для ученых, так как существует возможность их применения в квантовой обработке информации и создании фотонных генераторов. Давно известно, что взаимодействие электромагнитных волн и квантовых точек можно усилить, если заключить их в микрополости. Сильное взаимодействие необходимо для эффективной связи квантовых битов в квантовых точках и контролируемого взаимодействия пространственно разделенных квантовых точек. Традиционно используются цилиндрические микрополости, однако группа ученых из Центра Функциональных Наноструктур Университета в Карлсруе (University of Karlsruhe, Center for Functional Nanostructures) разработала технологию получения пирамидальных микрополостей, которые, по их словам, имеют лучшие показатели, чем циллиндрические.

Майкл Хеттерих (Dr. Michael Hetterich) с коллегами разработали методику получения полупроводниковых оптических резонаторов из арсенида галлия с помощью сочетания молекулярно-лучевой эпитаксии, электронно-лучевой литографии, структурирования и жидкостного травления. Были получены как отдельные, так и спаренные, соединенные вертикально либо последовательно, пирамидальные микрополости. Резонаторы образованы GaAs/AlAs Брэгговским зеркалом (структура, состоящая из чередующихся слоев двух разных оптически активных материалов) в основании пирамид и граней, служащих в качестве уголкового отражателя. Меняя состав жидкости для травления можно контролировать углы в основании пирамид. Квантовые точки из InGaAs внутри микрополостей использовались как широкополостные исотчники света для изучения структуры полостей с помощью микрофотолюминесценции.

Меньшая симметрия пирамидальных резонаторов по сравнению с цилиндрическими приводит к большему числу спектрально близких невырожденных резонансных волн, которые можно использовать для оптического спаривания состояний квантовых точек. При этом резонансные волны можно контролировать, меняя углы граней. Кроме того, помещая зеркала с более гладкой поверхностью на грани пирамид можно достичь высокого Q-фактора, требуемого для когерентного спаривания спиновых состояний квантовых точек с помощью световой волны. К настоящему моменту ученые смогли получить резонаторы с Q=600.

Нанотехнологическое сообщество "Нанометр"