Διδακτορικός Φοιτητής

ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΧΑΤΖΑΡΑΚΗΣ

Email

nchatz@materials.uoc.gr

Τηλέφωνο

Γραφείο

Προσωπική ιστοσελίδα

Θέμα διδακτορικού

Single-Photon and Entangled-Photon Nanophotonic Sources Based on Innovative Semiconductor-Nanostructures

Νανοφωτονικές Πηγές Μεμονωμένων και Εναγκαλισμένων Φωτονίων Βασισμένες σε Καινοτόμες Ημιαγωγικές Νανοδομές

Επιβλέπων

ΠΕΛΕΚΑΝΟΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ, Καθηγητής, ΤΕΤΥ, Παν/μιο Κρήτης

Μέλη Επιτροπής

ΚΟΠΙΔΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ, Αναπληρωτής Καθηγητής, Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών - ΠΚ

ΧΑΤΖΟΠΟΥΛΟΣ ΖΑΧΑΡΙΑΣ, Αναπληρωτής Καθηγητής, Τμήμα Φυσικής, Παν/μιο Κρήτης

Abstract

Emerging Applications of Quantum Informatics and Quantum Computers demand reliable Single-Photon and Entangled-Photon Pair Sources. The current Ph.D. work aims at bringing out innovative Single-Photon and Entangled-Photon Sources based on Piezoelectric Quantum Dots (QDs) capable of functioning at High Temperatures and of exhibiting Entanglement Phenomena without any External Electric Field assistance. Such QDs will be grown either by Stranski-Krastanov Epitaxy on (211)B GaAs Substrates or within GaAs Nanowires along the (111)B Direction. The work will be based on pre-existing know-how accumulated at the Hosting Institute during recent years, starting from QDs Epitaxy and arriving at Fabrication and Characterization of the complete Nanophotonic Device. In particular, it has been demonstrated that Piezoelectric InAs QDs can operate as Single-Photon Sources at 150 K, and exhibit both distinctly low Fine-Structure Splitting of the excitonic lines and strongly enhanced Stark Effect. We aspire to have accomplished the following noteworthy Results by the end of the Ph.D. Research: 1. Single-Photon Sources composed of InAs or GaAs QDs and capable of operating at Temperatures greater than or equal to 220K, which could be supported by means of a Thermoelectric Cooler. 2. Entangled-Photon Emission being achieved by InAs or GaAs QDs without External Electric Field assistance.

Περίληψη

Οι αναδυόμενες εφαρμογές Κβαντικής Πληροφορίας και Κβαντικών Υπολογιστών απαιτούν αξιόπιστες και πρακτικές πηγές μεμονωμένων φωτονίων και εναγκαλισμένων ζευγών φωτονίων. Η παρούσα διδακτορική διατριβή φιλοδοξεί να αναδείξει καινοτόμες πηγές μεμονωμένων και εναγκαλισμένων φωτονίων, βασισμένες σε πιεζοηλεκτρικές κβαντικές τελείες (QDs), οι οποίες θα μπορούν να λειτουργήσουν σε υψηλές θερμοκρασίες και να παράγουν φαινόμενα εναγκαλισμού χωρίς υποβοήθηση από εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο. Οι εν λόγω QDs θα αναπτυχθούν είτε με επιταξία Stranski-Krastanov σε υποστρώματα (211)B GaAs είτε εντός νανονήματος GaAs κατά την (111)Β διεύθυνση. Η εργασία θα βασισθεί σε πρότερη τεχνογνωσία που έχει αναπτυχθεί στον Φορέα Υποδοχής τα τελευταία χρόνια, που ξεκινά από την επιταξία των QDs και των νανονημάτων και φτάνει μέχρι την κατασκευή και χαρακτηρισμό της πλήρους νανοφωτονικής διάταξης. Συγκεκριμένα, έχει δειχθεί ότι οι πιεζοηλεκτρικές QDs InAs μπορούν να λειτουργήσουν ως μονοφωτονικές πηγές στους 150Κ, παρουσιάζουν ιδιαίτερα χαμηλές ενεργειακές διαφορές λεπτής υφής και πολύ ενισχυμένα φαινόμενα Stark. Στο τέλος του διδακτορικού φιλοδοξούμε να έχουμε επιτύχει τα ακόλουθα σημαντικά αποτελέσματα: 1) Μονοφωτονικές πηγές από InAs ή GaAs QDs σε θερμοκρασίες ≥220K, που μπορούν να παρασχεθούν από θερμοηλεκτρικό στοιχείο. 2) Εκπομπή εναγκαλισμένων φωτονίων από InAs ή GaAs QDs χωρίς υποβοήθηση εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου.