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WEB Nano Saclay

Faits marquants 2019

04 novembre 2019

L’obtention d’une source de photons uniques brillante est cruciale pour les applications dans le domaine du traitement quantique de l’information. Une approche courante consiste à coupler un émetteur individuel à un résonateur plasmonique ou diélectrique. On peut ainsi augmenter le taux de photons émis et collectés ou encore réduire la largeur spectrale de la source. Si le coulage d’une source photons uniques dans une cavité photonique de type « pilier » a été démontrée, le contrôle de la position du nanoémetteur dans la structure se révèle souvent complexe car il fait appel à des méthodes délicates à mettre en œuvre.

Dans ce travail, nous nous sommes appuyés sur la méthode dite « direct laser writing (DLW) » par absorption ultra-faible à un photon (LOPA) pour incorporer de façon reproductible et contrôlée un émetteur individuel (un nanocristal semi-conducteur de CdSe/CdS) dans un pilier submicrométrique en polymère. Les simulations par FDTD montrent qu’il faut placer l’émetteur près de l’extrémité du pilier pour obtenir une émission directionnelle vers le système de détection (situé dans le prolongement du pied du pilier). Dans ce cas, on atteint un taux de collection des photons émis proche de 90%, ce que confirment les résultats expérimentaux. A température ambiante, on réalise ainsi une source de photons uniques émettant 2,5 millions de photons par seconde.
Ce travail, mené en collaboration entre le GEMaC de l’UVSQ et le LPQM de l’ENS Paris-Saclay, s’inscrit dans le cadre du Flagship ICQOQS.

Référence: High directional radiation of single photon emission in dielectric antenna
T. H. Au, S. Buil, X. Quélin, J.-P. Hermier, N. D. Lai
ACS Photonics (2019)

Contact NanoSaclay: J.-P. Hermier, GEMaC et N. D. Lai, LPQM

07 novembre 2019

Ce travail s’insère dans le contexte des technologies quantiques pour lesquelles un objectif essentiel est le contrôle du couplage entre des nanostructures confinées tels que les cavités, les résonateurs, ou les boîtes quantiques afin d’augmenter l’interaction entre électrons, phonons ou photons. La nature et la force de ce couplage sont habituellement mesurées indirectement et sur des assemblées d’objets dissemblables.  Un enjeu actuel important est donc de pouvoir mesurer l’interaction entre nano-objets individuels et finement caractérisés.

Dans cet article, nous adoptons un point de vue innovant en cartographiant directement le couplage électronique de paires de boîtes quantiques individuelles auto-assemblées grâce à la microscopie et spectroscopie à effet tunnel (STM/STS) en section transverse. Cette technique nous permet, après clivage sous ultra-vide, d’imager simultanément la morphologie et la densité d’état électronique de paires de boîtes couplées de type In(Ga)As/GaAs. Nous mettons en évidence la formation d’états électroniques liants et anti-liants pour ces « molécules artificielles ». Nous montrons grâce au support de simulations numériques l’importance de prendre en compte la géométrie exacte des paires de boîtes, i.e. forme, taille et distance entre boîtes, pour la détermination de la force du couplage.

Référence: Real Space Observation of Electronic Coupling between Self- Assembled Quantum Dots
G. Rodary, L. Bernardi, C. David, B. Fain, A. Lemaître and J.-C. Girard

Nano Letters (2019), 19, 3699−3706


Contacts NanoSaclay: Guillemin Rodary, Jean-Christophe Girard, Groupe Phynano, C2N

 

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