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Nanomaterials for Infrared Silicon Photonics

Projektbeschreibung

Auf gutem Weg zu kostengünstiger, effizienter und flexibler Infrarot-Optoelektronik

Kolloidale Quantenpunkte sind eine Art von aus Lösungen synthetisierten Halbleiternanokristallen. Aufgrund ihrer speziellen elektronischen und optischen Eigenschaften weisen sie großes Potenzial für optoelektronische Anwendungen auf. Beispielsweise bilden sie eine vielseitige Plattform für die optische Erfassung, Abbildung und Spektroskopie im kurzen und mittleren Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums. Die Quantenpunkt-Lichtquellentechnologie ist jedoch immer noch teuer, sperrig und besteht oft aus nur begrenzt zur Verfügung stehenden chemischen Elementen. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts NOMISS wird nun eine neue Klasse von in Lösung verarbeitbaren Quantenpunkten entstehen, bei der ein breiteres Spektrum von Elementen zum Einsatz kommt. Die Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie werden gründlich erforscht, um die Lichtemissionseffizienz im Infrarotbereich zu erhöhen, wobei die Hoffnung besteht, die neuen Quantenpunkte in integrierte Photonikschaltungen einbeziehen zu können.

Ziel

Printed opto-electronics based on solution processable colloidal semiconductor quantum dots (QDs) can make available a much-needed small footprint, low cost and flexible platform for optical sensing, imaging and spectroscopy in the technologically relevant short and mid-wave infrared (IR) spectrum (1.5 μm – 5 μm). However, while this revolution took place in the visible spectrum, and is happening at the side of detection for IR light, QD IR light source technology is currently expensive, lacking performance and is based on restricted chemical elements. Moreover, final device assemblies have large footprints, limiting their functionality in consumer devices requiring large scale deployment. In NOMISS, I will therefore explore a route towards ‘printable IR opto-electronics’ by developing a new class of solution-processable QDs based on non-restricted elements with efficient IR emission. I will study both their fundamental IR light-matter interactions, aimed at increasing light emission efficiency, and the possibility to incorporate them with small-footprint photonic integrated circuits (PICs). To this end, I will first extend the bottom-up chemical synthesis of tunable III-V In(As,Sb,P) QDs. Next, I will study their (non-)linear optical properties, using a novel ultrafast and broadband IR optical spectroscopy methodology, in particular focusing on the fundamental questions related to the QD’s organic/inorganic interface and how to optimize spontaneous & stimulated IR emission. Finally, I will develop a framework to combine these materals with silicon based PIC’s to realize cheap & small-footprint IR light sources, in particular optically pumped lasers. After NOMISS, the new cross-disciplinary and high-impact field of 'printable IR opto-electronics' will be available. To meet these high risk challenges, I will lead a multi-disciplinary team with experts in nanochemistry, nanophysics and nanophotonics engineering.

Programm/Programme

Gastgebende Einrichtung

UNIVERSITEIT GENT
Netto-EU-Beitrag
€ 1 667 410,00
Adresse
SINT PIETERSNIEUWSTRAAT 25
9000 Gent
Belgien

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Region
Vlaams Gewest Prov. Oost-Vlaanderen Arr. Gent
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 1 667 410,00

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