Heteroestruturas III-V para dispositivos avançados em informação quântica e fotônica

• Processo: 25/17324-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2026
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2029
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Christoph Friedrich Deneke
• Beneficiário: Christoph Friedrich Deneke
• Instituição Sede: Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: Campinas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: III-V heterostructures growth | Photonic semicondictor structures | Semiconductor epitaxy | Semiconductor membranes and rolled-up tubes | single photon sources | Semiconductor technology/Nanotechnology

Resumo

As nanomembranas, desenvolvidas nas últimas décadas, constituem uma nova classe de materiais bidimensionais. Elas têm atraído pesquisas aplicadas e básicas devido ao seu potencial uso em arquiteturas de dispositivos baseados em materiais híbridos, eletrônica flexível ou para o estudo de efeitos básicos na escala nanométrica. Estruturas baseadas em nanomembranas incluem nano e microobjetos tridimensionais autoformados, como tubos enrolados, que têm sido utilizados com sucesso como cavidades ópticas formando ressonadores em modo galeria sussurrante. Neste projeto, pretendemos construir a ponte entre a pesquisa fundamental e a aplicada. Portanto, definimos dois objetivos principais: (i) o uso de membranas de InGaAs como substratos virtuais para fabricar pontos quânticos de InGaAs não tensionados por corrosão local de gotículas para serem usados como fontes de fótons únicos e (ii) a fabricação de ressonadores de modo de galeria sussurrante enrolados para integrar materiais 2D como CrBrS em estruturas híbridas e investigar suas propriedadesópticas.Planejamos utilizar substratos virtuais de membrana III-V completamente liberados, produzidos pela liberação de heteroestruturas iniciais, para fabricar pontos quânticos de InGaAs não treinados. A gravação local de gotículas se estabeleceu como uma ferramenta poderosa para produzir emissores Ide fótons individuais como fontes de estado sólido que têm sido utilizadas com sucesso em tecnologia da informação quântica (por exemplo, para distribuição de chaves quânticas). No passado, já demonstramos que essas membranas III-V liberadas podem atuar como substratos para o crescimento de heteroestruturas não treinadas por epitaxia de feixe molecular. Ao estender essa abordagem para pontos quânticos gravados por gotículas, planejamos fabricar novas fontes de fótons individuais e fontes para pares de fótons emaranhados na banda C óptica, superando as limitações atuais dospontos de GaAs.Além disso, planejamos fabricar e caracterizar dispositivos híbridos plasmônico-fotônicos. Essas estruturas incluirão tubos enrolados para formar ressonadores ópticos incorporando vários emissores - como pontos quânticos de GaAs não treinados, estruturas mesoscópicas, pontos quânticos de InAs (via técnica de flashing e crescimento de Stranski-Krastanov) e materiais bidimensionais. Neste contexto, nos concentraremos em uma nova classe de estruturas híbridas, onde a cavidade óptica é formada por um tubo enrolado e o material emissor é um material bidimensional como o CrSBr. Planejamos investigar a interação da cavidade emissora para formar uma nova classe de materiais híbridos fotônico-plasmônicos e investigar sua compatibilidade com a tecnologia atual de semicondutores.O projeto está bem alinhado com a iniciativa QuTia do estado de São Paulo e aproveitará a recéminstalada instalação multiusuário (EMU) para epitaxia de feixe molecular no departamento de física aplicada (DFA) do instituto de física da Unicamp (projeto FAPESP EMU 2025/06758-0). (AU)