Fortschritte bei zirkularen Bragg-Resonatoren mit Quantenpunkten

Dieses Dokument gibt zusätzliche Infos über die Arbeiten an zirkularen Bragg-Resonatoren (CBRs) und die dazugehörigen Messungen. Der Fokus liegt darauf, wie diese Strukturen verbessert werden können, um besser mit Lichtquellen wie Quantenpunkten (QDs) zu funktionieren, nachdem sie hergestellt wurden.

#Qualitätsfaktor-Messungen

Bei der Herstellung von CBRs schauen wir uns an, wie Licht in diesen Strukturen verhält. Der Qualitätsfaktor ist eine Zahl, die uns sagt, wie gut der CBR Licht halten kann. Wir finden diese Zahl, indem wir uns bestimmte Positionen anschauen, wo der Lichtmodus im CBR auftaucht, nachdem er mehrmals geätzt wurde. Wir haben beobachtet, dass der Qualitätsfaktor sich leicht ändert, wenn wir die Anzahl der Ätzzyklen erhöhen. Die Ergebnisse zeigen, dass der Qualitätsfaktor mit mehr Ätzen abnimmt, was unseren früheren Berechnungen entspricht. Wir haben unsere gemessenen Ergebnisse mit dem verglichen, was wir von Simulationen erwartet hatten. Der Ätzprozess hat in unseren Modellen etwa 1,5 nm Material pro Zyklus entfernt, während es in der Praxis näher bei 0,9 nm lag.

#Polarisation-Aufgelöste Messungen

Wenn Licht auf den CBR trifft, kann es je nach Polarisation, also wie die Lichtwellen ausgerichtet sind, unterschiedlich reagieren. Wir haben das Licht gemessen, das vom CBR reflektiert wird, und notiert, wie es polarisiert war. Bei den meisten QDs, die wir untersucht haben, war ein hoher Grad an Polarisation zu sehen, was zeigt, dass das emittierte Licht hauptsächlich einen Typ von Polarisation hatte.

Wir haben auch Unterschiede in den Lichtmodi bemerkt, je nachdem, ob sie horizontal oder vertikal waren, aber diese Unterschiede waren so klein, dass sie das von den QDs emittierte Licht nicht grossartig beeinflussten.

#Auswirkungen der Gas-Kondensation

Bei niedrigen Temperaturen haben wir erwartet, dass sich die Modi des CBR auf eine bestimmte Weise verschieben, aber die Ergebnisse waren anders als erwartet. Statt der erwarteten Verschiebung haben wir eine kleinere Verschiebung der Position der Modi gesehen. Dies lag wahrscheinlich an der Präsenz von Gasen, die sich auf der CBR-Oberfläche kondensierten. Als wir das System reinigten und die Messungen wiederholten, bekamen wir Ergebnisse, die besser mit unseren Erwartungen übereinstimmten. Ausserdem haben wir festgestellt, dass bei niedrigen Temperaturen Verunreinigungen auf der Oberfläche der CBRs auftraten, die durch Erwärmen der Probe entfernt werden konnten.

#Auto-Korrelationsdaten

Wir haben Daten darüber gesammelt, wie oft bestimmte Lichtevents über die Zeit für die QDs auftreten. Diese Messungen helfen uns, das Blinkenverhalten der QDs zu verstehen, das auftritt, wenn die Lichtquellen schnell ein- und ausgeschaltet werden. Das Setup, das wir zur Datensammlung verwendet haben, ermöglichte es uns, bestimmte Muster der Lichterzeugung zu untersuchen.

#Simulationsdetails

Wir haben Computersimulationen verwendet, um vorherzusagen, wie sich die CBRs mit Licht verhalten würden. Die Simulationen haben Faktoren wie die Grösse und Struktur der CBRs betrachtet, um zu verstehen, wie sie Licht reflektieren würden. Die Simulationen halfen uns auch abzuschätzen, wie viel Licht verloren gehen würde, wenn es von den QDs durch den CBR ging.

#Probenherstellungsprozess

Die QDs, die in unserer Studie verwendet wurden, wurden mithilfe eines speziellen Verfahrens namens Molekularstrahl-Epitaxie hergestellt. Bei diesem Prozess wurden Schichten von Materialien kontrolliert gewachsen. Nachdem die QDs hergestellt waren, haben wir sie geätzt und behandelt, um die CBRs zu formen. Wir haben verschiedene Techniken verwendet, wie das Eintauchen der Proben in chemische Lösungen, um die gewünschten Strukturen zu erstellen.

Die letzten Schritte beinhalteten das Aufbringen von Schichten, die beim Lichtreflektieren helfen und die genauen Positionen der QDs messen sollten. Wir verwendeten fortschrittliche Bildgebungstechniken, um zu sehen, wo die QDs auf der Probe lokalisiert waren.

#Optische Charakterisierungstechniken

Um wirklich zu verstehen, wie die QDs und CBRs zusammenarbeiten, haben wir verschiedene optische Techniken verwendet, um ihre Eigenschaften zu messen. Dazu gehörte das Bestrahlen von Lasern in verschiedenen Farben auf die QDs, um zu sehen, wie sie Licht emittieren. Wir haben das Licht, das von diesen QDs kam, mit spezialisierten Geräten gemessen, die für sehr niedrige Temperaturen ausgelegt waren.

Diese Messungen halfen, wichtige Infos darüber zu enthüllen, wie Licht mit den CBRs interagiert hat. Zum Beispiel haben wir untersucht, wie Licht unterschiedlicher Polarisation sich verhält, wenn es von den QBs reflektiert wird.

#Reflexionsmessungen

Wir haben Reflexionsmessungen durchgeführt, um zu sehen, wie gut die CBRs arbeiten. Diese Tests halfen uns, die Stärke des von den CBRs reflektierten Lichts im Vergleich zu den umliegenden Materialien zu bestimmen. Beobachtungen zeigten, dass die Position des reflektierten Lichts je nach Polarisation und wo das Licht die Oberfläche traf, leicht variieren konnte, was bedeutete, dass wir bei unseren Messungen auch etwas Fehler berücksichtigen mussten.

#Zwei-Photonen-Anregungsmethode

Um die QDs genauer zu studieren, haben wir eine Methode namens Zwei-Photonen-Anregung verwendet. Diese Technik ermöglicht es uns, die QDs effizient anzuregen und sie Licht emittieren zu lassen. Das Licht des Lasers musste mit dem Licht der QDs abgestimmt werden, um die besten Ergebnisse zu erzielen. Durch diesen Prozess haben wir viel darüber gelernt, wie sich die QDs verhalten, wenn sie mit Licht angeregt werden, besonders unter verschiedenen Bedingungen.

#Michelson-Interferometrie-Technik

Um die Qualität des Lichts weiter zu untersuchen, haben wir Michelson-Interferometrie verwendet, die uns hilft, die Kohärenz des emittierten Lichts zu messen. Mit dieser Methode können wir sehen, wie gut die Lichtwellen von den QDs aufeinander abgestimmt sind.

Im Grunde haben wir einen Lichtstrahl in zwei Hälften gespalten und dann die beiden Hälften wieder zusammengebracht. Indem wir uns die resultierenden Lichtmuster angesehen haben, konnten wir Infos über die Eigenschaften des emittierten Lichts sammeln.

#Fazit

Die Forschung zu zirkularen Bragg-Resonatoren und Quantenpunkten hat wertvolle Einblicke in die Zusammenarbeit dieser Strukturen geliefert. Indem wir verschiedene Aspekte der Lichterzeugung und Reaktion messen, können wir verstehen, wie wir ihre Leistung verbessern können. Diese Arbeit ebnet den Weg für Fortschritte in der Quanten-Technologie und photonischen Anwendungen.

Die sorgfältige Analyse der experimentellen Daten, zusammen mit Simulationen, hat dazu beigetragen, die Ergebnisse zu klären und die Notwendigkeit konsequenter Messtechniken hervorzuheben. Die komplexen Prozesse, die in der Probenherstellung und -charakterisierung verwendet wurden, zeigen die Komplexität und das Potenzial dieser Materialien für zukünftige Forschung und Anwendungen.