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PROGRAMMA DI RICERCA 2006

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • ELECTRICITY
    • BASIC ELECTRIC ELEMENTS
      • ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS (spark-gaps H01T; arc lamps with consumable electrodes H05B; particle accelerators H05H)
Classificazione geografica
Bibliografia
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Yang S.-R. E., A. H. MacDonald, M. D. Johnson, 1993, Phys. Rev. Lett. 71, 3194.
Parole Chiave
PUNTI QUANTICI, DISPOSITIVI QUANTISTICI, CRESCITA EPITASSIALE, NANOFABBRICAZIONE, SPETTROSCOPIA RAMAN, MICROSCOPIA RISOLTA IN TEMPO, METODI ESATTI DI DIAGONALIZZAZIONE, METODO MONTECARLO GENERALIZZATO, SIMULAZIONE MICROSCOPICA DI FENOMENI ULTRAVELOCI

Fenomeni a pochi elettroni in dispositivi basati su punti quantici di semiconduttore

Politecnico di Torino
Abstract
Recentemente lo studio di dispositivi basati su punti quantici (QD) di semiconduttore ha fornito nuove strade per la comprensione dei sistemi a pochi elettroni/eccitoni fortemente correlati e per le loro possibili applicazioni, fra le quali dispositivi a singolo elettrone, emettitori di singoli fotoni, implementazioni di porte logiche per il calcolo quantistico. Per molte applicazioni è cruciale realizzare QD che consentano un completo controllo del numero di portatori fino al limite del singolo elettrone. Di particolare rilevanza, in questo contesto, sono i sistemi a due elettroni in QD singoli o accoppiati via tunneling; in questa configurazione, infatti, i possibili stati di singoletto e tripletto costituiscono un naturale sistema a due livelli (con gap di energia dell'ordine di qualche meV) di interesse, in particolare, per le implementazioni a stato solido di schemi di calcolo quantistico. Mentre dispositivi a bassissima occupazione sono stati realizzati in alcuni dei maggiori centri di ricerca internazionali utilizzando tecniche di trasporto di carica, il controllo dell'occupazione e soprattutto la manipolazione quantistica degli stati con mezzi ottici si sono dimostrati molto più complessi da realizzare.
L'obiettivo principale del presente progetto consiste nella fabbricazione di dispositivi quantistici basati su QD a bassissima occupazione (fino al limite dei due elettroni), nella identificazione e caratterizzazione degli stati di singoletto e >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Fausto Rossi Politecnico di TORINO
Obiettivo del Programma di Ricerca
L'obiettivo ultimo del presente progetto di ricerca consiste nella realizzazione sperimentale di dispositivi quantistici basati su punti quantici (QD) ad occupazione controllata di portatori fino al limite dei due elettroni/eccitoni, all'identificazione e caratterizzazione dei corrispondenti stati di singoletto e tripletto, ed alla manipolazione quantistica di tali stati con tecniche avanzate di spettroscopia ottica. Tale ambizioso obiettivo è reso realistico da risultati preliminari, recentemente ottenuti presso alcuni dei laboratori coinvolti nel presente progetto, i quali hanno dimostrato la realizzabilità di singoli QD con una occupazione di 4 elettroni. Durante le varie fasi del progetto si studieranno sia sistemi di QD singoli che accoppiati; particolare attenzione verrà inoltre rivolta alle proprietà di spin, anche in regime di alto campo magnetico. La rete di gruppi proponenti è pensata in modo da coprire, anche in collaborazione con altri laboratori nazionali esterni, tutti gli stadi necessari al raggiungimento di tale obiettivo, dalla fabbricazione dei QD, alla loro analisi spettroscopica, alla loro simulazione, e si basa su precedenti importanti collaborazioni tra alcuni dei gruppi proponenti. Il progetto include tre Unità, le cui attività, fortemente sinergiche e complementari, realizzeranno i seguenti obiettivi:

CRESCITA E NANOFABBRICAZIONE: L'attività di crescita mira ad ottimizzare i gas elettronici bidimensionali (2DEG) ad alta >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
L'attività di ricerca, sia teorica che sperimentale, riguardante le proprietà elettroniche dei punti quantici (QD) a semiconduttore e le loro possibili applicazioni è molto vasta. Una rassegna che descrive i lavori teorici più importanti su QD singoli a partire dal 1990 e gli approcci computazionali al problema di pochi elettroni interagenti è data in [Reimann et al., 2002]. Mentre sono numerosi i lavori, teorici e sperimentali, dedicati allo studio degli stati elettronici in QD tramite spettroscopia di tunneling a singolo elettrone e tecniche ottiche quali fotoluminescenza e infrarosso lontano (FIR) [Bimberg et al., 1998; Jacak et al., 1998; Reimann et al., 2002], la letteratura teorica dedicata agli esperimenti di diffusione anelastica di luce (Raman) è molto più limitata. Una ragione è la difficoltà tecnica di tali esperimenti, finora accessibili soltanto in QD con numero di elettroni relativamente elevato (N~100), vista l'esiguità del segnale luminoso [Strenz et al., 1995; Lockwood et al., 1996; Schuller et al., 1998]. D'altra parte, la spettroscopia Raman è uno strumento insostituibile per accedere agli stati elettronici eccitati del sistema correlato; perciò tali esperimenti hanno generato alcuni lavori teorici basati su un approccio di campo medio (principalmente density functional theory) al problema interagente [Steinebach et al., 1999; Barranco et al., 2000; Delgado et al., 2004]. Il quadro che ne emerge è quello di un'interpretazione delle >>>