Projektbeschreibung
Geladene Exzitonen bereiten den Weg zu effizienteren Quantentechnologien
Übergangsmetalldichalcogenid-Monoschichten können atomar dünne Halbleiter bilden, die als vielversprechende Plattformen für Quanteninformationstechnologien gelten. Auf ihren „Valleys“, den Tal-Quantenfreiheitsgraden, können Qubits basieren. Eine gesteuerte Polarisation des Lichts, mit der Exzitonen in diesen Halbleitern erzeugt werden, könnte zu effizienteren Quantenbauelementen führen. Das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierte Projekt 2DCHEX plant die Entwicklung einer elektro-optischen Schnittstelle durch Dotierung von Übergangsmetalldichalcogenid-Monoschichten. Die elektrischen Doppelschichten sollen die Bildung geladener Exzitonen steuern, während komplexe Nanoantennen die kollimierte Strahlaussendung verbessern sollen. Projektziel ist die Entwicklung eines vielversprechenden, gerichteten und elektrisch abstimmbaren Quantenbauelements, das bei Raumtemperatur funktioniert und das für mehr Effizienz in der Quanteninformatik und den Informationstechnologien sorgen könnte.
Ziel
Transition metal dichalcogenide (TMD) monolayers constitute an attractive material platform due to additional degrees of freedom in encoding and processing quantum information. Currently, the use of these degrees of freedom in valleytronics is hampered due to the low valley polarization of the neutral exciton at room temperature. Recently, charged excitons have been demonstrated to exhibit high valley polarization even at room temperature albeit with low quantum yield and have a need for sophisticated charge doping techniques. This action proposes a novel electro-optical interface based on electron doping of TMD monolayers. I suggest to use the electric double layers to control the formation of charged excitons, and to use complex nanoantennas to enhance and collimate generated emission. My goal is to develop a quantum device merging fields of electrochemistry, photonics, plasmonics and TMD materials, giving practical access to new degrees of freedom for future valleytronic applications. The objectives are to demonstrate the exciton charging in TMD monolayers using a custom-built electrochemical cell and to tune electrically charged-exciton emission through the manipulation of the Fermi level, i.e. chemical potential. I aim to use the tuning of emission energy for coupling the charged exciton with a narrow resonance of a complex nanoantenna. This antenna will increase the extraction efficiency by directing the emission of charged excitons and enhancing their generation rate. Furthermore, I aim to explore the chirality of valley polarization and address the emission of charged excitons for their directional coupling with plasmons in high quality wedge waveguides based on crystalline gold micro-flakes. The overarching aim of my action is the development of a novel bright, directional, and electrically tunable quantum emitting device operating at room temperature for future quantum computing and information technologies.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
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MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordinator
5230 Odense M
Dänemark