Atomic scale electronics using isoelectronic centers

使用等电子中心的原子级电子学

基本信息

  • 批准号:
    328262-2012
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.82万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2015-01-01 至 2016-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Quantum dots (QDs) have revolutionized the amount of control we have over the energy and behavior of charged carriers in semiconductor materials. However, as a result of the large number of atoms composing them (from 1000 to 100,000), it is nearly impossible to fabricate two identical QDs or even a single one with exactly the desired characteristics. Unfortunately, this critical issue has been impeding the realization of some of the most exciting proposals involving QDs, from more efficient lasers to powerful quantum computers. As an alternative to QDs composed of tens of thousands of atoms, we propose using Isoelectronic Centers (ICs) composed of one, two, or any small number of isoelectronic traps to implement novel electronic functionalities at an atomic scale in semiconductor materials. The originality of this program stems from the fact that ICs combine in one system many important advantages that were only available in either crystalline defects like one-atom impurities or QDs: ICs can be made from a large selection of impurities and host materials, their emission energy and other characteristics are broadly tunable, they exhibit low inhomogeneous broadening and they have perfectly defined symmetries. In this research program, we propose to 1) develop a firm understanding of the physics governing the behavior of this little-studied nanostructure and 2) exploit its unique characteristics for a number of applications such as, for example, the generation of entangled photons and the realization of a single spin memory with enhanced coherence time. Research on ICs has the potential to open up opportunities in many areas where conventional quantum dots and other nanostructures were previously envisioned. Even more significantly, ICs can form the necessary building blocks for the development of atomic-sized electronics, a topic destined to become a prominent and very active research field in a near future. Finally, the knowledge and experience acquired by graduate students are of strategic importance for companies with activities involving spectroscopy, semiconductor materials, optical devices and other precision instrumentations.
量子点(QD)彻底改变了我们对半导体材料中带电载体的能量和行为的控制量。但是,由于构成它们的大量原子(从1000到100,000),几乎不可能制造两个相同的QD,甚至不可能具有完全理想的特征。不幸的是,这个关键问题一直阻碍了一些涉及QD的最令人兴奋的建议,从更有效的激光器到强大的量子计算机。 作为由数以万计的原子组成的QD的替代方法,我们建议使用由一个,两个或任何少量的等电子陷阱组成的等电子中心(ICS),以半导体材料中的原子量表实现新的电子功能。该计划的独创性源于以下事实:ICS结合在一个系统中的许多重要优势,这些优势仅在一种晶体缺陷中可用,例如一种原子杂质或QD:IC可以由大量的杂质和宿主材料选择,它们的排放能量和其他特征都可以广泛地调节,它们表现出低调的宽敞宽广的较宽和符号定义的象征性。在该研究计划中,我们建议1)对管理这种少量研究纳米结构的行为的物理学有一定的了解,以及2)将其独特特征用于许多应用,例如,例如纠缠光子的产生和实现单个旋转记忆的实现,并具有增强的相干时间。 对IC的研究有可能在以前设想的传统量子点和其他纳米结构的许多领域中开放机会。更重要的是,IC可以为开发原子大小的电子产品构成必要的构建块,这一主题注定要成为不久的将来的一个著名且非常活跃的研究领域。 最后,研究生获得的知识和经验对于涉及光谱,半导体材料,光学设备和其他精确仪器的活动的公司具有战略意义。

项目成果

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Francoeur, Sébastien其他文献

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