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Everest

Everest

Karl Unterrainer (ORCID: 0000-0003-1970-9071)
  • Grant-DOI 10.55776/I5772
  • Förderprogramm Einzelprojekte International
  • Status beendet
  • Projektbeginn 01.03.2022
  • Projektende 31.08.2025
  • Bewilligungssumme 239.961 €
  • Projekt-Website

Bilaterale Ausschreibung: Frankreich

Wissenschaftsdisziplinen

Nanotechnologie (30%); Physik, Astronomie (70%)

Keywords

    Strong Light-Matter Coupling, Resonant Tunneling, Semiconductor Nanostructures

Abstract

Optoelektronische Bauelemente von Leuchtdioden und Solarzellen bis hin zu Halbleiterlasern und Detektoren sind aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken und werden in Zukunft eine immer wichtigere Rolle spielen, z.B. zur Bekämpfung des Klimawandels oder zur ultraschnellen optoelektronischen Datenverarbeitung. Da die grundlegenden Funktionsprinzipien optoelektronischer Bauelemente gut bekannt sind, erfolgt der benötigte Fortschritt oft nur inkrementell. Daher ist es entscheidend, neue Wege zu finden, um neue Funktionalitäten zu implementieren. Die Quantenelektrodynamik (QED) verspricht radikal neue Wege zur Innovation optoelektronischerBauelemente durch die Nutzung der quantenmechanischen Prinzipien der starken und ultrastarken Licht-Materie- Wechselwirkung in Systemen, die in einen optischen Resonator hoher Qualität eingebettet sind. In diesem Regime koppeln die Photonen so stark an die Materie, dass die Bildung neuer hybridisierter Zustände, sogenannter Polaritonen, verursacht wird. Dies sind neue Quasiteilchen mit teilweise elektronischen und photonischen Eigenschaften. Polaritonen können beispielweise sehr kleine effektive Massen besitzen. Ihr Energiespektrum ist eine Mischung aus Elektronen und Photonen mit nicht kreuzenden Übergängen, bei denen sich die Energieniveaus in einen unteren und einen oberen Polaritonzweig aufspalten. Der Energieunterschied zwischen ihnen wird Polaritonenaufspaltung genannt und ist ein direktes Maß für die Licht-Materie- Kopplung. Wenn man diese Kopplung auf die Spitze treibt, wird die Polaritonenaufspaltung mit der ungestörten elektronischen Übergangsenergie vergleichbar. Somit kann das alleinige Vorhandensein eines Resonators Modifikationen von Grund- und angeregten Zuständen induzieren. Daher kann das Verhalten elektronischer Bauelemente verändert werden, da ihre Funktion durch die Position und Anordnung der Energieniveaus bestimmt wird. Die ultrastarke Kopplung eröffnet daher neue Funktionsprinzipien für die Steuerung elektronischer Prozesse und somit auch eine Quanten-Engineering-Strategie für Bauelemente, die noch in den Kinderschuhen steckt. Das erste Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines neuen Konzepts eines Annäherungssensors basierend auf der Quantenelektrodynamik. Die Leitfähigkeit des Chips wird durch die Anwesenheit einer leitenden/dielektrischen Oberfläche bis zu einigen hundert Nanometern Abstand beeinflusst. Das Bauelement wird das Erste einer Familie neuartiger opto-elektronischer (polaritonischer) Bauelemente sein. Das zweite Ziel ist fundamentaler Natur und zielt darauf ab, zu verstehen, wie virtuelle Photonen d. h. das alleinige Vorhandensein eines Resonators die Energieniveaus eines Systems und damit seine elektronischen Eigenschaften beeinflussen. Wir werden uns den wissenschaftlichen und technologischen Herausforderung stellen, die relevantesten Prozesse zu identifizieren, zu isolieren und für (opto-)elektronische Bauelemente nutzbar zu machen.

Forschungsstätte(n)
  • Technische Universität Wien - 100%

Research Output

  • 7 Zitationen
  • 4 Publikationen
Publikationen
  • 2024
    Titel Anomalous Temperature Effect in Weakly Coupled Superlattices: Carrier Transport in a THz Quantum Cascade Laser
    DOI 10.1103/physrevlett.132.046302
    Typ Journal Article
    Autor Giparakis M
    Journal Physical Review Letters
    Seiten 046302
  • 2023
    Titel InAs/AlSb Quantum Cascade Detectors Strain-Balanced to GaSb Substrates
    DOI 10.1109/rapid54473.2023.10264763
    Typ Conference Proceeding Abstract
    Autor Giparakis M
    Seiten 1-2
  • 2024
    Titel Compact vertical emitting ring interband cascade lasers for isotope-resolved CO2 sensing
    DOI 10.1063/5.0221189
    Typ Journal Article
    Autor Marschick G
    Journal APL Photonics
    Seiten 100806
    Link Publikation
  • 2024
    Titel Dynamic range limitations of non-coherent continous-wave THz photomixing systems with broadband detectors.
    DOI 10.1364/oe.537340
    Typ Journal Article
    Autor Ourednik P
    Journal Optics express
    Seiten 38344-38357
    Link Publikation

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