Micro- et nanofabrication
Formation de centres colorés
L’écriture par laser femtoseconde crée des centres colorés liés aux lacunes dans SiC et GaN pour les technologies quantiques.
Présentation
Centres colorés écrits au laser
Illustration de l’écriture laser de centres colorés (gauche), carbure de silicium contenant des réseaux de centres colorés écrits au laser (droite). Avec l’aimable autorisation de RMIT University, Melbourne.
Pourquoi les centres colorés importent
Les centres colorés dans les semiconducteurs à large bande interdite sont pertinents pour les technologies quantiques, car ils peuvent produire des sources de photons uniques ou être utilisés comme qubits de spin et dans des applications de détection quantique. L’écriture par laser femtoseconde permet la formation de centres colorés liés aux lacunes dans le carbure de silicium (SiC) et le nitrure de gallium (GaN), donnant lieu à une photoluminescence du visible à l’infrarouge.
Comment la couleur se forme
Le processus de formation des centres colorés met en jeu des défauts ponctuels ou des agrégats de défauts ponctuels associés à des électrons ou des trous piégés dans des matériaux ordinairement transparents. Lorsque l’état fondamental électronique du défaut est excité vers des états d’énergie plus élevés par l’absorption de lumière laser, ces centres font que le solide devient coloré.
Réseaux de SiC écrits avec PHAROS
À l’aide d’un laser PHAROS de longueur d’onde 515 nm et de durée d’impulsion 230 fs, des scientifiques de RMIT University ont produit de grands réseaux de défauts de lacune de silicium dans le SiC, avec une localisation élevée dans la limite de diffraction confocale de 500 nm et un endommagement minimal du matériau. Le nombre de centres colorés formés a présenté une dépendance en loi de puissance avec l’énergie de fabrication laser, indiquant que l’ionisation photo-induite crée les centres colorés. Les réseaux de centres colorés jouent un rôle crucial dans les applications quantiques. Les lasers femtoseconde CARBIDE et PHAROS peuvent tous deux être appliqués pour générer des centres colorés dans les semiconducteurs à large bande interdite.
