Mikrokavitäten und Quantenpunkte auf Basis von II-VI-Halbleitern für Optoelektronik, Quanteninformationsverarbeitung und Grundlagenforschung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der Verfasser konnte während der Projektlaufzeit in Zusammenarbeit mit einer Warschauer Gruppe wichtige Fortschritte in Bezug auf die Herstellung und Charakterisierung von Mikrokavitäten und Quantenpunkten auf Basis von breitlückigen Halbleitern erzielen und damit einen relevanten Beitrag zu diesem aktuellen Forschungsgebiet leisten. Insbesondere gelang die Erweiterung eines Baukastensystems auf Basis des ll-VI-Materialsystems um den gelb-orangen Spektralbereich zur Realisierung von qualitativ hochwertigen Mikrokavitäten für eine Reihe von Anwendungen, beispielsweise effiziente gelbe Oberflächenemitter. Diese Komponentenplattform ist damit bezüglich ihrer Vielseitigkeit sowie der erreichten optischen und strukturellen Leistungsdaten in der Literatur bislang konkurrenzlos. Die Verwendung eines kurzperiodigen Übergitters zur Realisierung des Niederindexmalerials in einem Bragg-Reflektor hat sich als ein universelles Konzept herausgestellt, welches mit verschiedenen Il-Vl-Materialien umgesetzt werden kann. Die epitaktische Herstellung eines solchen Materials mit niedrigem Brechungsindex ist bei Verwendung breitlückiger Halbleiter mit spezifischen Schwierigkeiten verbunden, weshalb dieser Schichttyp die entscheidene Schlüsselkomponente der Bragg-Spiegel darstellt. Desweiteren konnte die Zn-induzierte Bildung auf Te-basiertes Material zur Erzeugung von CdTe-Quantenpunkten übertragen werden. Strukturierten Mikrokavitäten mit QPen als aktives Material sind gut geeignet zur Untersuchung fundamentaler Effekte der Licht-Materie-Wechselwirkung, wie beispielsweise der Verkürzung der spontanen Emissionsrate im Resonanzfall. Für eine Te-basierte Mikrosäule mit CdTe-Quantenpunkten konnte ein entsprechender Purcell-Faktor von Fp = 5,7 bestimmt werden. Schließlich konnte erstmals ein mit einem einzelnen Mn-Ion dotierter CdTe-QP erfolgreich in einen vollepitaktisch hergestellten Mikroresonator mit hoher Güte intergriert werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Monolithic ZnTe-based pillar microcavities containing CdTe quantum dots. Nanotechnology 22, 285204 (6 pages) (2011)
Carsten Kruse, Wojciech Pacuski, Tomasz Jakubczyk, Jakub Kobak, Jan A Gaj, Kristian Frank, Marco Schowalter, Andreas Rosenauer, Matthias Florian, Frank Jahnke and Detlef Hommel
- Growth of II-VI and III-nitride quantum dot microcavity systems, in: Quantum optics with semiconductor nanostructures, F. Jahnke (Ed.), S. 447-484, Woodhead Publishing Limited, Oxford, Cambridge, Philadelphia, New Delhi, 2012
C. Kruse, S. Figge und D. Hommel
- Pronounced Purcell enhancement of spontaneous emission in CdTe/ZnTe quantum dots embedded in micropillar cavities. Appl. Phys. Lett. 101, 132105 (4 pages) (2012)
T. Jakubczyk, W. Pacuski, T. Smolenski, A. Golnik, M. Florian, F. Jahnke, C. Kruse, D. Hommel, and P Kossacki
(Siehe online unter https://doi.org/10.1063/1.4754078) - Micropillar Cavity Containing a CdTe Quantum Dot with a Single Manganese lon. Crystal Growth & Design (5 pages) (2014), Cryst. Growth Des., 2014, 14 (3), pp 988–992
W. Pacuski, T. Jakubczyk, C. Kruse, J. Kobak, T. Kazimierczuk, M. Goryca, A. Golnik, P. Kossacki, M. Wiater, P. Wojnar, G. Karczewski, T. Wojtowicz, and D. Hommel
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/cg4013763)
