研究人員在單晶片上打造電性可調(diào)諧的量子光源

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2017-03-03

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　　英國劍橋大學(Cambridge University)的研究人員在近期《應用物理快報》(Applied Physics Letters)期刊中發(fā)表有關「電驅動與電性可調(diào)諧的量子光源」(Electrically driven and electrically tuneable quantum light sources)研究結果，照明方案,，展示在單晶片上緊密相鄰的兩個量子點發(fā)光二極體(LED),，能夠發(fā)揮可調(diào)諧、全電性量子光源的效果,。

　　在這項實驗中,，研究人員使用由電激發(fā)驅動LED所發(fā)射的光源，恒光,，LED照明品牌,，激發(fā)相鄰二極體的量子點(QD)。他們能透過量子限制史塔克效應(Stark effect),，調(diào)諧來自相鄰驅動二極體的量子點發(fā)射波長,。

　　研究人員的想法是經(jīng)由易于整合至半導體元件與光子腔的晶片平面激發(fā)結構，為量子運算應用依需求產(chǎn)生糾纏光子對,。

　　在這篇論文中,，LED照明工程，研究人員展示了從電性可調(diào)諧的光源中產(chǎn)生電觸發(fā)抗聚束光的方法,。為此，研究人員在單晶片上設計了16種可單獨調(diào)諧的二極體結構,。該元件是由180×210μm的平面微腔LED組成,，其中包含一層砷化銦(InAs)量子點層， led質量,，LED照明品牌,，嵌入於具有Al0.75Ga0.25As阻障層的10nm砷化錠(GaAs)量子阱中。

　　在InAs量子點層和量子阱的上方和下方生長的多分布式布拉格反射鏡(DBR),，用于形成半波長腔,，以便增加垂直發(fā)射的QD光源部份，同時作為光從InAs潤濕層發(fā)射的水平波導層,。從頂部DBR和底部DBR分別摻雜p型和n型,，形成適于電激發(fā)的二極體結構,。

　　研究人員的主要想法在于「利用LED產(chǎn)生的光，激發(fā)相鄰二極體的量子點」,。LED以正向偏置運行,，其來自InAs潤濕層的寬頻光發(fā)射由潤濕層上方和下方的布拉格反射鏡水平引導。而當一部份的發(fā)射光到達鄰近的LED時,，部份光源被潤濕層吸收,，產(chǎn)生可由相鄰二極體中量子點擷取的激子，從而導致量子光發(fā)射,。

　　該元件具有p型摻雜區(qū)(紅色),、本質區(qū)(透明)和n型摻雜區(qū)(藍色)。經(jīng)由正向偏壓(左)強烈驅動的LED發(fā)射光源(圖示為藍色光束),，激發(fā)相鄰元件中的量子點(右),。量子點發(fā)射抗聚束光(綠色)。

　　由于平面微腔的腔模匹配相鄰量子點的發(fā)射波長,，CE認證,，所以提高了向上進入收集光學元件的QD發(fā)射比例。透過改變第二個二極體的偏置,，就能經(jīng)由Stark效應移位轉換調(diào)諧波長,，而相鄰二極體發(fā)射的光強度則可經(jīng)由改變第一個二極體的電壓加以控制。

　　研究人員還證實能夠調(diào)諧第二個二極體中的激子精細結構分裂,，作為其整個電場的函數(shù),，使其得以用這樣的元件作為糾纏光子對的光源。

　　從第一個二極體(1)潤濕層發(fā)射的光被相鄰二極體的潤濕層吸收,，在該二極體產(chǎn)生電荷載子并經(jīng)由量子點擷取后,，行業(yè)資訊，發(fā)出量子光源,。潤濕層發(fā)射(左)和量子點發(fā)射(右)是實際的數(shù)據(jù),，而顯示的潤濕層吸收則是發(fā)射數(shù)據(jù)的副本，恒光電器,，而且僅用於顯示元件的操作原理

　　未來,，室外照明，研究人員希望能提高元件的效率,，為不同的二極體之間賦予更多的發(fā)射方向性,， led室內(nèi)照明，行業(yè)資訊,，辦公照明,，可能采用單向天線或LED之間的波導，產(chǎn)業(yè)資訊,，從而提高交叉耦合的效率,。原則上,，一個驅動LED可以激發(fā)許多可調(diào)諧LED。而結合快速電子元件和低RC恒定元件后,，則可經(jīng)由改變對二極體(1)的偏置以調(diào)節(jié)「泵」,，或透過改變二極體(2)的偏置以調(diào)節(jié)波長，從而依需求發(fā)出糾纏的光子,。

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