التصنيع الميكروي والنانوي
تكوين مراكز اللون
الكتابة بليزر الفمتوثانية تُنشئ مراكز لون مرتبطة بالشواغر في SiC وGaN لتطبيقات الكم.
مقدمة المنتج
مراكز لونية مكتوبة بالليزر
رسم توضيحي للكتابة بالليزر لمراكز لونية (يسار)، كربيد السيليكون المحتوي على مصفوفات من المراكز اللونية المكتوبة بالليزر (يمين). بإذن من RMIT University, Melbourne.
لماذا تهم المراكز اللونية
تكتسب المراكز اللونية في أشباه الموصلات واسعة فجوة النطاق أهمية لتقنيات الكم إذ يمكنها إنتاج مصادر فوتون واحد أو استخدامها كيوبتات لفّ مغزلي وفي تطبيقات الاستشعار الكمّي. وتتيح الكتابة بليزر الفمتوثانية تكوّن مراكز لونية مرتبطة بالشواغر في كربيد السيليكون (SiC) ونتريد الغاليوم (GaN)، ما يُفضي إلى تألق ضوئي من النطاق المرئي إلى نطاق الأشعة تحت الحمراء.
كيف يتكوّن اللون
تتضمن عملية تكوّن المراكز اللونية عيوبًا نقطية أو عناقيد عيوب نقطية مرتبطة بإلكترونات أو فجوات محصورة في مواد شفافة عادةً. وعندما تُثار الحالة الأرضية الإلكترونية للعيب إلى حالات طاقة أعلى بامتصاص ضوء الليزر، تجعل هذه المراكز الجسم الصلب ملوَّنًا.
مصفوفات SiC مكتوبة بليزر PHAROS
باستخدام ليزر PHAROS بطول موجي 515 nm ومدة نبضة 230 fs، أنتج علماء RMIT University مصفوفات كبيرة من عيوب شواغر السيليكون في SiC بتموضع عالٍ ضمن حد الحيود للمسح البؤري المشترك البالغ 500 nm وبضرر مادي ضئيل. وقد أظهر عدد المراكز اللونية المتكوّنة تناسبًا وفق قانون القوة مع طاقة التصنيع بالليزر، ما يشير إلى أن التأين المستحث ضوئيًا يُنشئ المراكز اللونية. وتؤدي مصفوفات المراكز اللونية دورًا حاسمًا في تطبيقات الكم. ويمكن تطبيق ليزرات الفمتوثانية CARBIDE وPHAROS معًا لتوليد مراكز لونية في أشباه موصلات واسعة فجوة النطاق.
