Quantensprung: Elektrisch abstimmbare Perowskit-Emitter revolutionieren die Quantentechnologie
Forscher der Singapore University of Technology and Design (SUTD) unter der Leitung von Associate Professor Dong Zhaogang haben einen bedeutenden Durchbruch in der Quantentechnologie erzielt. Im Oktober 2023 integrierten sie erfolgreich elektrisch abstimmbare Perowskit-Quantenemitter mit nanostrukturierten Materialien und bieten so eine neue Möglichkeit, die Farben und Emissionswellenlängen von Quantenlicht unter Umgebungsbedingungen zu steuern.
Die in Advanced Materials veröffentlichte Studie beschreibt ein Hybridsystem, das Perowskit-Quantenpunkte (QDs) mit Antimon-Tellurid (Sb₂Te₃)-Nanostrukturen kombiniert. Diese Kombination führte zu einer Lichtemissions-Energieverschiebung von über 570 meV und übertraf damit frühere Bemühungen. Sb₂Te₃, ein Phasenwechselmaterial, ermöglicht aufgrund seiner einzigartigen optischen und elektronischen Eigenschaften eine dynamische Steuerung der Lichtinteraktionen.
Das Phänomen der oberflächenverstärkten Landau-Dämpfung treibt diese Fähigkeit an. Wenn kristalline Sb₂Te₃-Nanodisks beleuchtet werden, entstehen heiße Elektronen, die die Emissionseigenschaften benachbarter Perowskit-QDs verändern. Dies ermöglicht eine breite Veränderung der Emissionswellenlänge. Das Anlegen einer moderaten Gleichspannung ermöglicht eine dynamische Steuerung der Quantenemissionen, verstärkt die Emissionsintensität und moduliert die Emissionsenergie.
Diese Ergebnisse eröffnen Möglichkeiten zur Manipulation von Licht im Nanobereich mit potenziellen Anwendungen in integrierten photonischen Schaltungen und sicherer Quantenkommunikation. Das Phasenwechselverhalten von Sb₂Te₃ erhöht die Vielseitigkeit des Systems und ermöglicht eine reversible Steuerung der Lichtemission durch thermische oder optische Mittel. Die Forscher zielen darauf ab, Systeme zu verfeinern, die sich auf Einzelphotonenemitter konzentrieren, um rekonfigurierbare Geräte für eine sichere Quantenkommunikation auch bei Tageslicht zu schaffen. Diese Forschung ebnet den Weg für anpassungsfähige photonische Geräte und könnte Quantenkommunikationssysteme und integrierte Quantenphotonikschaltungen verändern.