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Colloidal Indium Arsenide quantum dots as short-wave infrared single photon emitters

Descrizione del progetto

Materiali a singolo fotone per le tecnologie quantistiche

Le tecnologie quantistiche hanno registrato un’impennata di interesse in virtù dello sviluppo di innovazioni fondamentali che hanno esercitato un forte impatto su settori come la fisica e l’informatica; ciononostante, poiché questo campo è ancora agli inizi, molte tecnologie e progressi sono ancora in fase di sviluppo e richiedono ulteriori innovazioni affinché sia possibile migliorare l’efficienza e la qualità. Il progetto MOONSHOT, finanziato dal CER, si prefigge di creare un materiale innovativo per l’emissione di singoli fotoni che è progettato per operare nella gamma di lunghezze d’onda delle telecomunicazioni ed è conforme alla direttiva sulla restrizione dell’uso di determinate sostanze pericolose per le apparecchiature elettriche ed elettroniche. Il progetto sfrutterà i punti quantici colloidali sviluppando tecnologie volte a migliorarne l’efficienza e garantire la conformità a tale direttiva.

Obiettivo

MOONSHOT aims at developing a novel single-photon emitting material that operates in the telecommunication wavelength range (1300-1600 nm, O- and C-bands) and is compliant with the “Restriction of Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment” (RoHS). The main motivation for such objective is that single-photon sources based on epitaxial quantum dots (QDs) are now a mature technology available on the market that is outperforming laser cooled atoms or spontaneous parametric down conversion via nonlinear crystals. Yet, three major issues afflict epitaxial QDs: first, the epitaxial approach presents drawbacks in terms of limited throughput and CMOS incompatibility. Secondly, often the emission wavelength of epitaxial QDs for single-photon generation is limited to less than 1000 nm. Finally, single-photon sources based on this class of QDs require low-temperature operation (T ≈ 4K). Colloidal QDs present similar light-emission properties to their epitaxial counterpart and they can tackle most of the drawbacks of the latter. For example, solution processing enables controlled placement of QDs on-chip as well as very high throughput preparation via wet-chemistry approaches. In addition, colloidal QDs have the potential for operation beyond cryogenic temperatures. Nonetheless, state-of-the-art colloidal QDs with shortwave infrared emission (SWIR, 750-1600 nm) contain either lead or mercury, which are severely restricted by the RoHS. Indium arsenide (InAs) QDs are among the few SWIR-emitting RoHS-compliant materials; yet only a limited number of synthetic approaches lead to emissive QDs.
MOONSHOT will focus on developing highly emissive and blinking-free InAs colloidal QDs based on a synthetic route employing commercially available precursors. MOONSHOT adopts a high-risk strategy to realize a new technology in the field of quantum light sources with an immediate outcome in the form of optimized single-photon SWIR emitting QDs.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC-POC - HORIZON ERC Proof of Concept Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2023-POC

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Istituzione ospitante

FONDAZIONE ISTITUTO ITALIANO DI TECNOLOGIA
Contributo netto dell'UE
€ 150 000,00
Costo totale
Nessun dato

Beneficiari (1)