University of Valencia logo Logo Institute of Material Science (ICMUV) Logo del portal

Descobreixen un semiconductor bidimensional que suposa un avanç cap al desenvolupament de xips fotònics integrats

  • December 5th, 2019

Investigadors de l'Institut de Ciència dels Materials (ICMUV) i el Departament de Física Aplicada i Electromagnetisme de la Universitat de València han descobert un semiconductor bidimensional amb una nova orientació dels seus excitons, quasipartícules responsables de l'absorció i emissió de llum. Aquest descobriment, que obri les portes a la generació de xips fotònics integrats, apareix publicat en Nature Communications.

La segona revolució quàntica que s'està produint avui dia està liderada a Europa pel Programa Quantum Flagship, que pretén portar els processos quàntics des del laboratori al mercat. En els nous materials bidimensionals, com el grafé o els semiconductors bidimensionals, els fenòmens quàntics ixen del seu àmbit tradicional de baixes temperatures per a manifestar-se fins i tot a temperatura ambient. La confluència d'aquest fet, tan poc usual, ha contribuït a què els semiconductors bidimensionals siguen una de les apostes principals del Quantum Flagship per a crear tecnologies disruptives que donen lloc a dispositius comercialitzables que aprofiten les propietats quàntiques de la llum i de la matèria amb, per exemple, aplicacions en el camp de l'encriptació de senyals i les comunicacions segures.

En els semiconductors, la partícula responsable dels processos d'absorció i emissió de llum és el parell electró-buit, que es coneix com a excitó. Conéixer i controlar les propietats dels excitons en els semiconductors bidimensionals és clau per al desenvolupament de les tecnologies quàntiques que es pretenen desenvolupar en el marc del Quantum Flagship. Tant és així, que l'orientació mateixa dels excitons en un semiconductor bidimensional és capaç de delimitar quin tipus de dispositiu optoelectrònic es pot fabricar que siga capaç d'aprofitar la llum quàntica que el semiconductor bidimensional poguera arribar a emetre.

Els excitons dels semiconductors bidimensionals estudiats fins avui posseeixen una orientació bàsicament horitzontal, amb els avantatges i limitacions que aquest fet comporta. No obstant això, un grup d'investigació de l'Institut de Ciència de Materials (ICMUV) i el Departament de Física Aplicada i Electromagnetisme de la Universitat de València, en col·laboració amb un grup de l’Heriot-Watt University del Regne Unit, han demostrat que els excitons en el semiconductor bidimensional de seleniur d'indi (InSe) estan orientats perpendicularment al pla atòmic, al contrari del que ocorre amb la resta de semiconductors bidimensionals descoberts fins ara.

Aquesta nova orientació dels excitons obri les portes a la creació de dispositius optoelectrònics plans basats en materials bidimensionals, on la llum quàntica emesa horitzontalment s'acoblarà i transportarà amb relativa facilitat per mitjà de guies planes en contacte amb els materials bidimensionals.

El grup de l’ICMUV i el Departament de Física Aplicada, format per Daniel Andrés Penares, Rodolfo Enrique Canet Albiach, Marie Krecmarová, Alejandro Molina Sánchez, Juan P. Martínez Pastor i Juan F. Sánchez Royo, participa en un dels 20 consorcis seleccionats per a la primera fase del Quantum Flagship. Es tracta del projecte S2QUIP “Scalable Two-Dimensional Quàntum Integrated Photonics”, des d’on es desenvoluparan circuits de fotònica quàntica mitjançant la integració de materials semiconductors bidimensionals compatibles amb tecnologia CMOS, molt utilitzada en la fabricació de circuits integrats tradicionals. Desenvolupat dins aquest marc, el treball podria resoldre molts dels colls de botella descrits pels plans de treball dels EUA i la UE per al desenvolupament de tecnologia comercialitzable per a la Informació quàntica.

Més informació:

 

This website uses proprietary and third-party cookies for technical purposes, traffic analysis and to facilitate insertion of content in social networks on user request. If you continue to browse, we consider that you are accepting its use. For more information please consult ourcookies policy