Fabricação de microresonadores poliméricos dopados com nanodiamantes para aplicações em tecnologias de informação quântica

Autor(es)

Filipe Assis Couto

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Física de São Carlos (IFSC/BT)
• Data de defesa: 2024-06-17

Membros da banca

Cleber Renato Mendonça; Thiago Pedro Mayer Alegre; Sérgio Ricardo Muniz; Antonio Riul Junior; Nathalia Beretta Tomazio

• Orientador: Cleber Renato Mendonça

Resumo

Centros de cor têm recebido significativa atenção devido ao seu uso em aplicações de tecnologia quântica, tornando importante pesquisas envolvendo sua integração em estruturas fotônicas. Em particular, cavidades fotônicas são uma promissora plataforma para aumentar a interação da radiação com a matéria usando centros de cor. Neste trabalho, exploramos a fabricação de microcavidades dopadas com nanodiamantes fluorescentes usando fotopolimerização por absorção de dois fótons (A2F). Investigamos o compromisso entre a concentração de nanodiamantes no fotoresiste e a qualidade das estruturas fabricadas. Os resultados demonstram a integração bem-sucedida de nanodiamantes em cavidades cilíndricas dopadas com 0,002% em peso de nanodiamantes, mantendo fatores de qualidade na ordem de 105. A posição dos nanodiamantes fluorescentes dentro das microcavidades foi confirmada por meio de espectroscopia de fluorescência, microscopia confocal e espectroscopia Raman. Além disso, utilizando simulações via o método de Diferenças Finitas no Domínio do Tempo, exploramos novas estruturas para promover o acoplamento eficiente entre centros de cor em Carbeto de Silício (SiC) e nanocavidades fotônicas. O design de uma dupla cavidade de cristal fotônico que suporta duas ressonâncias com alto fator de qualidade foi otimizada, e o design de uma nova geometria (cavidade do tipo sawfish) foi explorado com o intuito de facilitar a fabricação e melhorar a interação emissor-cavidade. Utilizando os conhecimentos adquiridos, foram propostos caminhos futuros para empregar a técnica de A2F para a integração de nanodiamantes em novas cavidades fotônicas que suportam modos de galeria sussurrante, com o objetivo de produzir estruturas com pequeno volume modal para explorar o engrandecimento Purcell. Portanto, este trabalho abre caminho para o desenvolvimento de estruturas fotônicas integradas contendo nanodiamantes, bem como cavidades fotônicas para aplicações em tecnologias quânticas. (AU)

• Processo FAPESP: 20/08715-2 - Fabricação de microressonadores poliméricos com nanodiamantes para tecnologias de informação quântica
• Beneficiário: Filipe Assis Couto
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto