FOR 730:  Positioning of Single Nanostructures - Single Quantum Devices

• Subject Area: Physics
• Term: from 2006 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 21644817

• Final Report Year: 2013

Final Report Abstract

Das zentrale Ziel der Forschergruppe bestand in der Untersuchung und Entwicklung von Methoden zur kontrollierten Positionierung von einzelnen Nanostrukturen in grundlegenden Nano-Bauelementen, z.B. in Einzel-Photonen-Quellen, gekoppelten Quantenpunkt-Gattern und Tunneldioden. Die anschließenden Untersuchungen konzentrierten sich vor allem auf die Elektrolumineszenz von einzelnen Molekülen und die Einzel-Photonenemission von III-V Halbleiter-Quantenpunkten, auf die elektronischen Eigenschaften und die Emission von lateral- und vertikal gekoppelten Quantenpunktsystemen, auf gekoppelte Quantenpunkt- Metallnanostrukturen für nano-photonische Bauelemente und Ge-Quantenpunkte für elektrisch kontrollierte Nanostrukturen. Während der Förderzeit und im direkten Anschluss daran konnten sehr beeindruckende wissenschaftliche Ergebnisse erzielt werden. Zu den herausragenden Resultaten gehören:  Elektrolumineszenz von einzelnen elektrisch-gepumpten Molekülen bei Raumtemperatur  Gesteuerte Emission von ununterscheidbaren Einzel-Photonen mit schmaler Linienbreite von positionierten Quantenpunkten  Kontrollierte Kopplung eines selbst-organisierten Quantenpunkts mit einer plasmonischen Nano-Antenne  Durch ein elektrisches Feld in der Wellenlänge kontrollierte Einzel-Photonen- Emission von zwei lateral Tunnel-gekoppelten (In,Ga)As/GaAs Quantenpunkten  Realisierung von vertikal und lateral geordneten InP und InAs Quantenpunkten  Entwicklung von positionierten SiGe Inseln auf vorstrukturierten Si(001) Substraten und Realisierung von Tunneldioden  Ultraschnelle transiente Reflektionsspektroskopie an einem selbst-organisierten GaAs Quantenpunkte. Basierend auf diesen Resultaten sind neue Ideen entstanden, die in aktuelle Arbeiten der verschiedenen Gruppen Eingang finden und die in zukünftige weiterführende Forschungsvorhaben einfließen werden.

Publications

• Quantum light emission of two lateral tunnel-coupled InGaAs/GaAs quantum dots controlled by a tunable static electric field, Phys. Rev. Lett. 96, 137401 (2006)
  G. J. Beirne, C. Hermannstädter, L. Wang, A. Rastelli, O. G. Schmidt, and P. Michler
  
• Influence of the dark exciton state on the optical and quantum optical properties of single quantum dots, Phys. Rev. Lett. 101, 146402 (2008)
  M. Reischle, G. J. Beirne, R. Roßbach, M. Jetter, and P. Michler
  
• Positioning of strained islands by interaction with surface nanogrooves, Phys. Rev. Lett.101, 096103 (2008)
  G. Katsaros, J. Tersoff, M. Stoffel, A. Rastelli, P. Acosta-Diaz, G.S. Kar, G. Costantini, O.G. Schmidt, and K. Kern
  
• Advanced quantum dot configurations, Rep. Prog. Phys. 72, 046502 (2009)
  S. Kiravittaya, A. Rastelli, O. G. Schmidt
  
• Quantum Dot Single-Photon Sources, Single Semiconductor Quantum Dots, NanoScience and Technology, ed. P. Michler, Springer 2009
  P. Michler,
  
• Wave particle duality of single surface plasmon polaritons, Nature Physics 5, 470 – 474 (2009)
  R.Kolesov, B.Grotz, G.Balasubramanian, R. J. Stöhr, A. A. L. Nicolet, P. R. Hemmer, F.Jelezko, and J. Wrachtrup
  
• Collective shape oscillations of SiGe islands on pit-patterned Si(001) substrates: a coherent-growth strategy enabled by self-regulated intermixing, Phys. Rev. Lett. 105, 166102 (2010)
  J. J. Zhang, F. Montalenti, A. Rastelli, N. Hrauda, D. Scopece, H. Groiss, J. Stangl, F. Pezzoli, F. Schäffler, O. G. Schmidt, L. Miglio, G. Bauer
  
• Enhancing the optical excitation efficiency of a single self-assembled quantum dot with a plasmonic nanoantenna Nano Letters 10, 4555-4558 (2010)
  M. Pfeiffer, K. Lindfors, C. Wolpert, P. Atkinson, M. Benyoucef, A. Rastelli, O.G. Schmidt, H. Giessen, and M. Lippitz
  
• Transition from Isolated to Collective Modes in Plasmonic Oligomers. Nano Letters 10 (7), pp. 2721–2726, (2010)
  M. Hentschel, M. Saliba, R. Vogelgesang, H. Giessen, A. P. Alivisatos, and N. Liu
  
• Electrically driven photon antibunching from a single molecule at room temperature, Nature Comm. 3, 628 (2012)
  M. Nothaft, S. Höhla, F. Jelezko, N. Frühauf, J. Pflaum, and J. Wrachtrup
  
• Transient reflection: a versatile technique for ultrafast spectroscopy of a single quantum dot in complex environments, Nano Letters 12, 453 (2012)
  C. Wolpert, C. Dicken, P. Atkinson, L. Wang, A. Rastelli, O. G. Schmidt, H. Giessen, M. Lippitz
  
• Triggered indistinguishable single-photons with narrow linewidths from site-controlled quantum dots, Nano Letters 13, 126 (2013)
  K. D. Jöns, P. Atkinson, M. Müller, M. Heldmaier, S. M. Ulrich, O. G. Schmidt, and P. Michler