Electrical detection of optically induced charge storage in self-assembled InAs quantum dots

Finley, J. J.; Skalitz, M.; Arzberger, M.; Zrenner, A.; Böhm, G.; Abstreiter, G.

doi:10.1063/1.122524

Cited by 181 publications

(106 citation statements)

References 10 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Das zunehmende Interesse an Quantenpunktstrukturen wird neben grundlagenorientierten Fragen durch potentielle Anwendungen in Bauelementen wie Halbleiterlasem motiviert, die von den atomartigen Ubergangen profitieren sollten [2]. Eine andere denkbare Anwendung sind Ladungsspeicher, die die Besetzung der diskreten Energieniveaus mit einzelnen Ladungen und beispielsweise die daraus resultierenden veranderten Transporteigenschaften eines benachbarten Elektronenkanals ausnutzen [3].…”

Section: Introductionunclassified

Von künstlichen Atomen zu Molekülen: Optische Spektroskopie an einzelnen und gekoppelten Halbleiter‐Quantenpunkten

Wegscheider¹,

Abstreiter²

1998

Phys. Bl.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Das Spalten von Halbleiterstrukturen im Vakuum und das anschließende Aufwachsen von neuen Schichten auf den entstandenen Spaltflächen ermöglicht es, Schichtdicken in allen drei Raumrichtungen auf atomarer Skala zu kontrollieren. Mit dieser Methode lassen sich am Kreuzungspunkt von drei Quantenfilmen Quantenpunkte — „künstliche Atome ”︁ — herstellen, deren Abmessungen, Form und Position vollkommen durch den Wachstumsprozeß definiert ist. Hochortsauflösende, optische Spektroskopie gestattet es, einzelne solcher nur etwa 7×7×7nm3 großer Quantenpunkte, die äußerst scharfe Linien aufweisen, zu untersuchen. Darüber hinaus lassen sich Paare quantenmechanisch gekoppelter Quantenpunkte sowie eindimensionale Quantenpunktübergitter realisieren. Auf diese Weise gelingt es, den Übergang vom „künstlichen Atom”︁ zum „künstlichen Molekül”︁ und das damit verbundene Entstehen von bindenden und antibindenden Zuständen zu verfolgen. Die Kopplungsstärke zwischen den Quantenpunkten läßt sich im Gegensatz zu Experimenten mit echten Atomen über den „interatomaren”︁ Abstand kontinuierlich abstimmen und spiegelt sich direkt in der energetischen Aufspaltung zwischen den bindenden und antibindenden Niveaus sowie in den Linienbreiten der entsprechenden optischen Übergänge wider.

show abstract

Section: Introductionunclassified

Von künstlichen Atomen zu Molekülen: Optische Spektroskopie an einzelnen und gekoppelten Halbleiter‐Quantenpunkten

Wegscheider¹,

Abstreiter²

1998

Phys. Bl.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Previous reports demonstrate that when cooled to 4 K, QDOGFETs exhibit single-photon sensitivity with high internal quantum efficiency (Rowe et al, 2006) and, moreover, can accurately discriminate between the detection of 0, 1, 2, and 3 photons 83% of the time (Gansen et al, 2007;Rowe et al, 2008). While persistent photoconductivity lasting for hours has been demonstrated for temperatures as high as 145 K (Finley et al, 1998), previous demonstrations of the single-photon sensitivity of QDOGFETs have been limited to operating temperatures of 4 K, where thermally activated noise sources are minimized. Here we present the results of a systematic study, where we measured the noise spectra of a QDOGFET for different sample temperatures and use a mathematical framework that was recently developed to determine how the sensitivity of the detector will vary with temperature.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Operating Temperature Dependence of QDOGFET Single-Photon Detectors

Gansen¹,

Harrington²,

Nehls³

2012

Proc. Wisc. Space Conf.

View full text Add to dashboard Cite

Abstract:We report on the temperature dependence of the photosensitivity of a quantum dot, optically gated, field-effect transistor (QDOGFET) that uses self-assembled semiconductor quantum dots embedded in a high-electron-mobility transistor to detect individual photons of light. Paramount to the operation of the device is differentiating weak, photo-induced signals from random fluctuations associated with electrical noise. To date, QDOGFETs have only been shown to be single-photon sensitive when cooled to 4 K. Here, we study noise spectra of a QDOGFET for sample temperatures ranging from 7-60 K and discuss how the noise affects the sensitivity of the device when operated at elevated temperatures. We show that the QDOGFET maintains single-photon sensitivity for temperatures up to 35-40 K where increases in operating temperature can be traded for decreases in signal-to-noise ratio. IntroductionSingle-photon detector (SPD) development is crucial to the advancement of quantum information technologies and measurement science. More effective SPDs are needed to improve the security of quantum communication systems based on quantum-key distribution (Hiskett et al., 2006) and to extend the link lengths and data rates of deep-space communications (Mendenhall et al., 2007;Hemmati et al., 2007;Boroson et al., 2004). SPDs are fundamental tools for quantum optics experiments and also impact the areas of observational astronomy, medical diagnosis and imaging, and light detection and ranging (LIDAR) (Priedhorsky et al., 1996). In general, desirable characteristics for SPDs include high detection rates, low dark counts, and high detection efficiency. Some applications require detectors that are not only sensitive to single photons, but that can also count the number of incident photons that arrive simultaneously. Photon-number resolution is critical for the realization of linear optics quantum computing (Knill et al., 2001), impacts the security of quantum communications (Brassard et al., 2000), and is useful for studying the quantum nature of light (Giuseppe et al., 2003;Waks et al., 2004;Achilles et al., 2006;Waks et al., 2006). In addition, for many commercial applications, SPDs must be compact and exhibit modest power and cooling requirement for operation.

show abstract

“…The unique optical and electrical properties of such quantum dots stimulated intense research activities, and some novel optoelectronic devices such as quantum-dot lasers, 1 optical memory structure, [2][3][4] and lateral intersubband detectors 5,6 have been demonstrated.…”

mentioning

confidence: 99%

C–v and as Study of Self-Assembled Ge Islands in Si P-N Junction

Shkil

Ilchenko

Tretyak

et al. 2014

SEMST

View full text Add to dashboard Cite

The electrical properties of self-assembled Ge quantum dots (QDs) and Ge quantum wells (QWs) embedded in Si p-i-n diodes were studied using capacitance-voltage(C-V) measurements and admittance spectroscopy(AS). The investigated samples were grown on Si(001) substrates by an ultra high vacuum chemical vapour deposition (UHV-CVD) system. A linear increase of the thermal activation energy observed in voltage-dependent admittance spectroscopy(from 250meV up to 380meV) for the sample with quantum dots shows that the ensemble of Ge islands has a low, continuous averaged density of states. For the sample without Boron pretreatment we found two levels with activation energies about 132meV and 202meV which were about constant in some reverse bias region.Key-Words: Quantum dot, quantum well, admittance spectroscopy, activation energy. За допомогою вольт-фарадних вимірів та спектроскопії провідності досліджувалися електричні властивості самоорганізованих германієвих квантових точок та квантових ям, що були вбудовані в кремнієві p-i-n діоди. Досліджувані зразки були вирощені на кремнієвій підкладинці з орієнтацією 001 за допомогою надвисоковакуумного хімічного парового осадження. Лінійний ріст термічної енергії активації (з 250 меВ до 380 меВ), який отримується після обробки даних спектроскопії провідності для зразку з квантовими точ-ками, показує, що ансамбль германієвих острівців має малу за величиною та в середньому неперервну густину станів. Для зразку без попередньої обробки бором ми знайшли два рівня з енергіями активації біля 132 меВ та 202 меВ, значення яких майже не змінювалися в деякому діапазоні зворотніх напруг.Ключові слова: Квантова точка, квантова яма, спектроскопія провідності, енергія акти-вації.

show abstract

Electrical detection of optically induced charge storage in self-assembled InAs quantum dots

Cited by 181 publications

References 10 publications

Von künstlichen Atomen zu Molekülen: Optische Spektroskopie an einzelnen und gekoppelten Halbleiter‐Quantenpunkten

Von künstlichen Atomen zu Molekülen: Optische Spektroskopie an einzelnen und gekoppelten Halbleiter‐Quantenpunkten

Operating Temperature Dependence of QDOGFET Single-Photon Detectors

C–v and as Study of Self-Assembled Ge Islands in Si P-N Junction

Contact Info

Product

Resources

About