Starke Licht-Materie-Kopplung in Halbleitern für Optoelektronik nutzen
Starke Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie in Halbleitermikrokavitäten ergeben Polaritonen. Diese halb aus Licht, halb aus Materie entstehenden Quasiteilchen können in einem einzelnen makroskopisch besiedelten Quantenzustand ähnlich wie ein Bose-Einstein-Kondensat aus kalten Atomen kondensieren und kollektives Quantenverhalten zeigen. Abgesehen davon, dass sich hier ein exzellentes Labor zur Untersuchung fundamentaler Quantenphänomene bietet, können Mikroresonatorpolaritonen auf dem aufstrebenden Gebiet der spinoptronischen Bauelemente Anwendung finden. Dazu zählen Quantenstrahlteiler, Polarisationsfilter und effiziente Quellen für verschränkte Photonenpaare. Die an dem EU-finanzierten Projekt POLAPHEN (Polarization phenomena in quantum microcavities) arbeitenden Wissenschaftler unternahmen eine theoretische Untersuchung von Spinphänomenen in Mikrokavitäten mit eingebetteten Quantentöpfen und -punkten. Polaritonen ändern von Beginn ihres Lebens in einer Mikrokavität an ihren Spinzustand unter der Einwirkung von Magnetfeldern. Das POLAPHEN-Projekt verfolgte das ultimative Ziel, Leitlinien bereitzustellen, um gut gesteuerte spinbedingte und optische Polarisationseffekte für die Schaffung von quantenoptoelektronischen Bauelementen auszunutzen. Die Forschungsarbeiten deckten Aspekte der Grundlagenphysik, Optoelektronik und Nanotechnologie ab. Wie erwartet, vereinte das POLAPHEN-Team ein Netzwerk von Partnern aus EU-Mitgliedstaaten, assoziierten Staaten und Drittländern. Durch Erzeugung ergänzender Synergien zwischen den verschiedenen Partnern war es möglich, den Fortschritt bei der versuchstechnischen Realisierung von spinoptronischen Bauelementen zu beschleunigen. Die Wissenschaftler erreichten das zu Anfang gestellt Ziel von POLAPHEN und begannen mit der effektiven Steuerung der Polaritonenwechselwirkungen, die in Nanostrukturen auftreten. Das angesammelte Wissen bietet Unterstützung bei den praktischen Umsetzungen und die ersten Resultate sind bereits innerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft verbreitet worden.
Schlüsselbegriffe
Polaritonen, Halbleitermikrokavitäten, Halbleitermikroresonatoren, Bose-Einstein-Kondensat, spinoptronische Bauelemente, Nanotechnologie
