Приведена схема оптического квантового сенсора внешнего электрического поля на основе двойной квантовой точки, помещенной в высокодобротный полупроводниковый микрорезистор. Разработана модель динамических процессов, происходящих в данной системе, исследованы ее спектральные характеристики, а также проведено изучение шумовой устойчивости сенсора. Показано, что благодаря особенностям дизайна подобное устройство обладает некоторыми преимуществами, такими, как высокая чувствительность, наличие различных каналов для возбуждения и измерения, возможность точного определения пространственного распределения поля. DOI: 10.21883/FTP.2017.09.44890.8485
ВведениеОдиночные полупроводниковые квантовые точки (КТ) обладают уникальными оптическими и фотофизически-ми свойствами. Эти объекты уже были использова-ны при создании прототипов ряда устройств: гене-раторов одиночных фотонов, оптоэлектронных прибо-ров, фотокатализаторов и др. [1]. Возможно получение и упорядоченных массивов двойных квантовых точек (ДКТ) [2]. Интегрирование КТ в высокодобротные оп-тические микрорезонаторы позволяет использовать эти наноструктуры во многих перспективных областях со-временной науки, например в квантовой информатике в роли элементарного носителя информации -куби-та [3][4][5][6]. Технология создания таких структур состоит из нескольких этапов. Вначале на подложке из InAs методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) форми-руется нижняя часть структуры. Затем на ее поверхность наносятся маркеры для образования массива наноот-верстий, в которые помещается GaAs, выступающий в качестве зародышей для роста КТ. Сверху напыляется еще три слоя InAs c вкраплениями GaAs, что позволяет улучшить оптические свойства системы. Решетка вер-тикальных отверстий фотонного кристалла (ФК), фор-мируемых литографически, приводит к дискретизации фотонного спектра в структуре и способствует локализа-ции электромагнитного поля в ее центральной области с несколькими пропущенными отверстиями (дефектами решетки). Таким образом КТ могут оказаться в пуч-ностях собственной моды оптического микрорезонатора (МР). Кроме того, отдельно взятые КТ взаимодействуют с внешним лазерным полем, частота которого (как и частота моды МР) выбирается близкой к частоте электронного перехода в КТ (несколько сотен мэВ).Перейдем к обзору экспериментальных исследований гибридных объектов, включающих в себя КТ, МР и лазер. В работе [7] авторы изучили когерентное взаимо-действие мощного лазерного излучения и поляритонов в системе " КТ + МР". Образец для исследования был по-лучен с помощью метода МЛЭ и состоял из жертвенно-го слоя Al 0.8 Ga 0.2 As толщиной ∼ 900 нм, со следующим за ним слоем GaAs толщиной ∼ 145 нм, содержащим монослой InAs КТ. В результате процесса выращивания структуры плотность КТ составила 60−80 мкм −2 . Затем при помощи электронно-лучевой литографии с после-дующим реактивным ионным травлением и удалением вспомогательного слоя формируется ФК с постоянной решетки a = 246 нм и радиусом отверстий r ∼ 60 нм. Функции МР выполняет линейный дефект решетки ФК в виде трех отверстий. Для у...