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Tuning emission of charged excitons in two-dimensional transition metal dichalcogenide monolayers

Descripción del proyecto

Excitones cargados allanan el camino para lograr tecnologías cuánticas más eficaces

Las monocapas de dicalcogenuros de metales de transición (DMT) son semiconductores de grosor atómico que se consideran plataformas prometedoras para las tecnologías de información cuántica, dado que albergan «valles» como grados cuánticos de libertad que pueden servir de cúbits. Controlar la polarización de la luz que generan los excitones dentro de dichos semiconductores podría dar lugar a dispositivos cuánticos más eficaces. En el proyecto 2DCHEX, financiado por las Acciones Marie Skłodowska-Curie, se prevé crear una interfaz electroóptica mediante el dopaje de monocapas de DMT. Las dobles capas eléctricas deberían controlar la formación de excitones cargados, mientras que las nanoantenas complejas mejorarán la emisión de haces colimados. El objetivo final es desarrollar un dispositivo cuántico luminiscente, direccional, eléctricamente ajustable y funcional a temperatura ambiente que podría aumentar la eficacia de las tecnologías de información y la computación cuánticas.

Objetivo

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.

Coordinador

SYDDANSK UNIVERSITET
Aportación neta de la UEn
€ 207 312,00
Dirección
CAMPUSVEJ 55
5230 Odense M
Dinamarca

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Región
Danmark Syddanmark Fyn
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 207 312,00