NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/fom-historie/jaarverslagen/hoogtepunten/hoogtepunten2013/lichte-gaten-in-quantum-dots-mogelijk-geschikt-voor-quantumtechnologie-nr-95/

Geprint op :
17 december 2018
02:14:17

Veel natuurkundigen doen onderzoek naar halfgeleider quantum dots, kleine kristallen waarin quantummechanische eigenschappen een duidelijke rol spelen. Deze dots kunnen mogelijk worden gebruikt in toekomstige quantumtechnologieën. De onderzoeksgroep van dr. Val Zwiller is er dit jaar in geslaagd quantum dots te creëren die excitonen opsluiten: gebonden paren van elektronen en gaten (de gaten zijn in feite 'missende' elektronen, die voor berekeningen ook als deeltjes beschouwd kunnen worden).

De onderzoekers gebruikten lichte gaten, in plaats van de gebruikelijke zware gaten. De zwaarte van een gat wordt bepaald door zijn effectieve massa, ofwel hoe gemakkelijk het gat in beweging komt onder invloed van een elektrisch veld. De quantum dots met lichte gaten hebben een aantal voordelen voor de quantuminformatietechnologie, voor de manipulatie van quantum bits en voor de koppeling van elektronen aan fotonen.

Rek en strek
De Europese samenwerking tussen de groepen in Delft, Dresden en Linz, heeft geresulteerd in  publicaties in Nature Physics en Nature Photonics. De onderzoekers maakten de dots met lichte gaten door gebruik te maken van 'rek-en-strek engineering'. Bij deze methode maken de onderzoekers niet-uitgerekte quantum dots op membranen die wel zijn uitgerekt. Vervolgens weken zij het membraan los van het onderliggende substraat, waardoor de quantum dots meestrekken met het membraan. Door de verstrekking veranderen de eigenschappen van de quantum dot van die van een dot met een zwaar gat, in die van een dot met een licht gat.

Door de membranen op een piëzo-elektrisch substraat te plaatsen, dat vervormt onder invloed van een elektrische spanning, kunnen de onderzoekers de strekkracht verhogen en verlagen. Daardoor kunnen zij de eigenschappen van de quantum dot naar believen variëren. De quantum dots werden optisch bestudeerd in een magneetveld, waardoor de karakteristieke energieniveaus van de excitonen bepaald konden worden.

De auteurs laten zien zowel experimenteel als theoretisch zien dat de quantum dots met een licht gat duidelijk anders zijn dan die met een zwaar gat. Met deze dots is het bijvoorbeeld mogelijk om spintoestanden (de draairichting van deeltjes) veel sneller te veranderen en controleren.