Transient Kerr Microscopy System for Studying Spin Transport in Semiconducting Hybrid Perovskite Quantum Materials

用于研究半导体混合钙钛矿量子材料中自旋输运的瞬态克尔显微镜系统

基本信息

  • 批准号:
    RTI-2020-00499
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 10.93万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Research Tools and Instruments
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2019-01-01 至 2020-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Semiconductors fueled the first quantum revolution, representing the advent of technologies based on controlling the flow of electrons and their intrinsic charge (integrated circuits, lasers, optical displays). But electrons also possess a magnetic moment, called spin, that offers an additional means to store and manipulate information. The exploitation of the spin property of the electron is poised to lead a host of new technologies (termed Quantum 2.0), including ultra-low power computer chips, novel high-bandwidth telecommunication technologies, and even quantum computers with applications in the areas of communications, security and medicine among others. While dramatic progress has been made over the past decade in the creation of proof-of-principle schemes for controlling spin, these have largely been based on the same semiconductors used for the first quantum revolution (e.g. GaAs and Si). While such materials were a natural choice due to the availability of established tools for materials growth and device fabrication, a key mechanism used to control the electron spin (the spin-orbit interaction) is weak in these materials, limiting their potential for practical technologies. ******Hybrid organic-inorganic perovskite semiconductors are expected to possess extremely strong spin-orbit coupling and offer an unprecedented ability to tune the spin properties through materials engineering, making them a potential enabling material for Quantum 2.0. These funds will support the construction of a time-resolved Kerr Rotation Microscopy system that will enable a comprehensive materials engineering research program to advance hybrid perovskite semiconductors for quantum technology development. This new equipment will enable the first measurements of spin transport in perovskite materials and devices, allowing the users of this equipment to: (i) develop an understanding of the underlying spin-orbit properties; (ii) to engineer these properties through materials composition; and (iii) to demonstrate proof-of-principle quantum devices, thereby unlocking the potential of hybrid perovskites for quantum technology development. The materials science research program enabled by this infrastructure will represent an excellent training environment for the next generation of scientists and researchers, and will foster innovation in photonic and quantum technologies for the benefit of the Canadian economy.**
半导体推动了第一次量子革命,代表了基于控制电子流动及其固有电荷的技术(集成电路、激光器、光学显示器)的出现。但电子还具有磁矩,称为自旋,它提供了另一种存储和操纵信息的方法。电子自旋特性的利用有望引领一系列新技术(称为量子2.0),包括超低功耗计算机芯片、新颖的高带宽电信技术,甚至应用于通信领域的量子计算机、安全和医学等。尽管过去十年在控制自旋的原理验证方案的创建方面取得了巨大进展,但这些方案很大程度上基于用于第一次量子革命的相同半导体(例如砷化镓和硅)。虽然由于材料生长和器件制造的现有工具的可用性,这些材料是自然的选择,但这些材料中用于控制电子自旋(自旋轨道相互作用)的关键机制很弱,限制了它们的实用技术潜力。 ******混合有机-无机钙钛矿半导体预计将具有极强的自旋轨道耦合,并提供前所未有的通过材料工程调节自旋特性的能力,使其成为量子2.0的潜在支持材料。 这些资金将支持时间分辨克尔旋转显微镜系统的建设,该系统将实现全面的材料工程研究计划,以推进混合钙钛矿半导体的量子技术开发。 这种新设备将首次测量钙钛矿材料和器件中的自旋输运,使该设备的用户能够:(i)了解潜在的自旋轨道特性; (ii) 通过材料成分来设计这些特性; (iii) 展示原理验证量子器件,从而释放混合钙钛矿在量子技术开发中的潜力。 该基础设施支持的材料科学研究计划将为下一代科学家和研究人员提供良好的培训环境,并将促进光子和量子技术的创新,造福加拿大经济。**

项目成果

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Hall, Kimberley其他文献

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