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FP7

CLERMONT4 Ergebnis in Kürze

Project ID: 235114
Gefördert unter: FP7-PEOPLE
Land: Italien

Polaritonen: neue Erkenntnisse und Anwendungen

EU-finanzierte Forscher erzielten wesentliche Fortschritte bei der Entwicklung von Geräten, die auf Polaritonen in Mikroresonatoren basieren und unübertroffene Quanteneffizienz sowie einen äußerst geringen Energieverbrauch bieten.
Polaritonen: neue Erkenntnisse und Anwendungen
Polaritonen verbinden die besten Eigenschaften photonischer und exzitonischer Systeme und könnten so qualitative Verbesserungen hinsichtlich Skalierbarkeit, Energieverbrauch und Geschwindigkeit von Logikgeräten ermöglichen. Das nie dagewesene Potential dieser Quasiteilchen ist darin begründet, dass sie jeweils zur Hälfte aus Licht und Materie bestehen.

Im EU-finanzierten Innovativen Ausbildungsnetz (Innovative Training Network, ITN) CLERMONT4 (Exciton-polaritons in microcavities: Physics and devices) sollte eine neue Generation von Forschern zur Entwicklung von Geräten ausgebildet werden, die auf Polaritonen in Halbleiterresonatoren basieren. Es wurde derselbe Forschungsansatz wie in früheren CLERMONT-ITN verfolgt, die seit dem Jahr 1999 organisiert werden.

In CLERMONT4 wurde an der Herstellung eines Prototyps eines solchen Polaritonengeräts gearbeitet. Das Ziel des Netzwerks bestand in der Entwicklung, Fabrikation und Charakterisierung von elektrisch gepumpten Polaritonenlasern, mikrometergroßen optisch-parametrischen Oszillatoren, optischen Logikgattern und resonatorbasierten Emittern verschränkter Photonenpaare.

Polaritonen sind Licht-Materie-Teilchen, die aus der starken Kopplung zwischen Photonen und Exzitonen in einem mikrometergroßen Resonator mit integrierten Quantentöpfen entstehen. Ihre exzitonische Komponente führt zu starken Polariton-Polariton-Wechselwirkungen, die zu Nichtlinearitäten führen.

Es überrascht nicht, dass diese Quasiteilchen die Optoelektronik durch einen vollkommen neuen Mechanismus zur Steuerung von Geräten mit Licht revolutionieren sollen. Die neue Physik, die sich von dem unterschiedet, was in anderen makroskopisch kohärenten Systemen beobachtet wird, eröffnet neue Ausbildungsmöglichkeiten im Bereich der Polaritonik.

Mit CLERMONT4 wurde die Erforschung der Quantenkohärenz unterstützt, die Polaritonen bei sehr hohen Temperaturen aufweisen. Zu den vielen faszinierenden Ergebnissen zählt die Bildung von Bandlücken, die an das Potential eines Reservoirs unkondensierter Exzitonen gebunden ist.

Bandlücken, die an jede Seite der Exzitonenreservoire gebunden sind, hybridisieren sich in symmetrische und anti-symmetrische lineare Kombinationen. Noch bedeutender ist, dass festgestellt wurde, dass Polaritonen je nach Anregungsbedingungen spontan in einen dieser Zustände kondensieren.

Des Weiteren führte das im Rahmen von CLERMONT4 gesammelte wissenschaftliche Fachwissen zu Arbeitsmöglichkeiten für 50 Nachwuchsforscher in der akademischen Welt und in der Polaritonikbranche. Mehrere Stipendiaten fanden vor Ende der vierjährigen Laufzeit des ITN eine Anstellung an einem Lehrstuhl.

Verwandte Informationen

Schlüsselwörter

Physik, Polaritonen, Mikroresonatoren, Logikgeräte, CLERMONT4, Exziton
Datensatznummer: 182692 / Zuletzt geändert am: 2016-05-18
Bereich: Industrielle Technologien