La science des matériaux est au cœur des nouveaux développements technologiques. Au cours des dernières années, l’équipe III-Nitrures du département matériaux a développé la croissance des nanofils d’InGaN/GaN , avec des insertions d’InGaN caractérisées par une grande homogénéité, des teneurs d’Indium allant jusqu’à 50% (bien au-delà des 20% atteints dans les matériaux bidimensionnels) et des interfaces abruptes. Ces hétérostructures axiales sont particulièrement intéressantes pour les applications en photonique, électronique et nano-énergie. Ce savoir-faire est aujourd'hui exploité dans le cadre de collaborations nationales et internationales.
En collaboration avec l'équipe du Prof. Y-H Cho du KAIST (Corée du Sud), le C2N a épitaxié des nanofils de GaN contenant un ensemble de trois disques quantiques d'InGaN se comportant comme des boîtes quantiques (BQs). Ces structures semi-conductrices jouent un rôle essentiel dans le développement de sources de lumière quantique à l'état solide en raison de leur potentiel fonctionnement à température ambiante. Cependant, l'émission de fond indésirable provenant de l'environnement détériore la pureté des photons uniques. En outre, la diffusion spectrale provoque un élargissement inhomogène et limite les applications des BQs dans les technologies de photonique quantique. Pour surmonter ces obstacles, il est démontré que le pompage direct des porteurs vers l'état excité des BQs réduit le nombre de porteurs générés dans les environs. L'excitation quasi-résonante contrôlée par la polarisation est appliquée aux BQs d’InGaN intégrées dans le volume des nanofils de GaN. En employant cette méthode, l'équipe du Prof.Cho a démontré une réduction de la largeur de raie de 353 à 272 μeV, et une amélioration de la valeur de corrélation de second ordre de 0,470 à 0,231. Par conséquent, une plus grande pureté des photons uniques peut être obtenue à des températures plus élevées.
Ces résultats ont illustré la couverture arrière de Small.
Réfèrences
Enhancement of Single-Photon Purity and Coherence of III-Nitride Quantum Dot with Polarization-Controlled
Quasi-Resonant Excitation
Seongmoon Jun1, Minho Choi1, Baul Kim1, Martina Morassi2, Maria Tchernycheva2, Hyun Gyu Song1, Hwan-Seop Yeo1, Noëlle Gogneau2, Yong-Hoon Cho1
Small 2023, 19, 2205229
DOI : https://doi.org/10.1002/smll.202205229
1 Department of Physics and KI for the NanoCentury, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), 291 Daehak-ro, Yuseong-gu, Daejeon, 34141 Republic of Korea
2 Center for Nanosciences and Nanotechnologies, Paris-Saclay University, CNRS, UMR9001, Boulevard Thomas Gobert, Palaiseau, 91120 France
Contact C2N : Noëlle Gogneau
Mots clés : Largeur de raie, Nanofilsd’ InGaN/GaN, Polarisation, Boîtes Quantiques, Emetteurs quantiques, Excitation quasi-résonante, Pureté des photons uniques
Figure : La Boîte Quantique d’InGaN intégrée dans le nanofil de GaN est excitée par le laser d'excitation quasi-résonant : après relaxation de chaque électron et trou, un photon unique est émis par la recombinaison de l'électron et du trou à l'état fondamental.
