![]() Comentarii Adauga Comentariu _ O metodă de a centra cu precizie punctele cuantice în cipurile fotonice![]() _ O metodă de a fi precis punctele cuantice centrale din cipurile fotoniceDispozitivele care captează lumina strălucitoare de la milioane de puncte cuantice, inclusiv lasere la scară de cip și amplificatoare optice, au făcut tranziția de la experimentele de laborator la produsele comerciale. Dar tipurile mai noi de dispozitive cu puncte cuantice au ajuns mai lent pe piață, deoarece necesită o aliniere extraordinar de precisă între punctele individuale și optica în miniatură care extrag și ghidează radiația emisă. Cercetătorii de la Institutul Național de Standarde. and Technology (NIST) și colegii lor au dezvoltat acum standarde și calibrări pentru microscoapele optice care permit ca punctele cuantice să fie aliniate cu centrul unei componente fotonice la o eroare de 10 până la 20 de nanometri (aproximativ o miime din grosimea unei foi). de hârtie). O astfel de aliniere este critică pentru dispozitivele la scară cu cip care folosesc radiația emisă de punctele cuantice pentru a stoca și transmite informații cuantice. Studiul este publicat în Optica Quantum. Pentru prima dată, cercetătorii NIST au atins acest nivel de precizie în întreaga imagine de la un microscop optic, permițându-le să corecteze pozițiile multor puncte cuantice individuale. Un model dezvoltat de cercetători prezice că, dacă microscoapele sunt calibrate folosind noile standarde, atunci numărul dispozitivelor de înaltă performanță ar putea crește de până la o sută de ori. Acea nouă abilitate ar putea permite informații cuantice. tehnologii care apar încet din laboratoarele de cercetare pentru a fi studiate mai fiabil și dezvoltate mai eficient în produse comerciale. În dezvoltarea metodei lor, Craig Copeland, Samuel Stavis și colaboratorii lor, inclusiv colegii de la Joint Quantum Institute ( JQI), un parteneriat de cercetare între NIST și Universitatea din Maryland, a creat standarde și calibrări care au fost urmăribile la Sistemul Internațional de Unități (SI) pentru microscoapele optice utilizate pentru a ghida alinierea punctelor cuantice. " Ideea aparent simplă de a găsi un punct cuantic și de a plasa o componentă fotonică pe el se dovedește a fi o problemă de măsurare dificilă”, a spus Copeland. Într-o măsurătoare tipică, erorile încep să se acumuleze pe măsură ce cercetătorii folosesc un dispozitiv optic. microscop pentru a găsi locația punctelor cuantice individuale, care se află în locații aleatorii de pe suprafața unui material semiconductor. Dacă cercetătorii ignoră contracția materialelor semiconductoare la temperaturile ultrareci la care funcționează punctele cuantice, erorile devin mai mari. În continuare, aceste erori de măsurare sunt agravate de inexactitățile în procesul de fabricație pe care cercetătorii îl folosesc pentru a realiza. standardele lor de calibrare, care afectează și amplasarea componentelor fotonice. Metoda NIST, pe care cercetătorii au descris-o într-un articol postat online în Optica Quantum pe 18 martie, identifică și corectează astfel de erori, care au fost anterior trecute cu vederea. Echipa NIST a creat două tipuri de standarde trasabile pentru a calibra microscoapele optice — mai întâi la temperatura camerei pentru a analiza procesul de fabricație, iar apoi la temperaturi criogenice pentru a măsura locația punctelor cuantice. Bazându-se pe munca lor anterioară, standardul de temperatură a camerei a constat dintr-o serie de găuri la scară nanometrică distanțate la o distanță stabilită într-o peliculă metalică. Cercetătorii au măsurat apoi pozițiile reale ale găurilor cu un microscop cu forță atomică, asigurându-se că pozițiile erau trasabile până la SI. Comparând pozițiile aparente ale găurilor văzute de microscopul optic cu pozițiile reale, cercetătorii au evaluat erorile de calibrare a măririi și distorsiunea imaginii microscopului optic. Microscopul optic calibrat ar putea fi apoi utilizat pentru a măsura rapid alte standarde fabricate de cercetători, permițând o analiză statistică a acurateței și variabilității procesului. „Statistici bune sunt esențiale pentru fiecare verigă dintr-un lanț de trasabilitate. ”, a declarat cercetătorul NIST Adam Pintar, co-autor al articolului. Extinzându-și metoda la temperaturi scăzute, echipa de cercetare a calibrat un microscop optic ultrarece pentru imagistica punctelor cuantice. Pentru a efectua această calibrare, echipa a creat un nou standard de microscopie - o serie de stâlpi fabricați pe o placă de siliciu. Oamenii de știință au lucrat cu siliciu deoarece contracția materialului la temperaturi scăzute a fost măsurată cu precizie. Cercetătorii au descoperit câteva capcane în calibrarea măririi microscoapelor optice criogenice, care tind să aibă o distorsiune a imaginii mai proastă decât microscoapele care funcționează. la temperatura camerei. Aceste imperfecțiuni optice îndoaie imaginile liniilor drepte în curbe noduroase pe care calibrarea le îndreaptă efectiv. Dacă nu este corectată, distorsiunea imaginii cauzează erori mari în determinarea poziției punctelor cuantice și în alinierea punctelor în ținte, ghiduri de undă sau alte dispozitive de control al luminii. „Aceste erori au împiedicat probabil cercetătorii să fabrice dispozitive. care funcționează conform prevederilor”, a declarat cercetătorul NIST Marcelo Davanco, co-autor al articolului. Cercetătorii au dezvoltat un model detaliat al erorilor de măsurare și fabricare în integrarea punctelor cuantice cu componente fotonice la scară de cip. Ei au studiat modul în care aceste erori limitează capacitatea dispozitivelor cu puncte cuantice de a funcționa conform proiectării, descoperind potențialul de îmbunătățire de o sută de ori. „Un cercetător ar putea fi fericit dacă unul din o sută de dispozitive funcționează pentru primul lor experiment, dar un producător ar putea avea nevoie de nouăzeci și nouă de dispozitive din o sută pentru a funcționa”, a menționat Stavis. „Munca noastră este un salt înainte în această tranziție de la laborator la fabrica.” Dincolo de dispozitivele cu puncte cuantice, standardele trasabile și calibrările aflate în curs de dezvoltare la NIST pot îmbunătăți acuratețea și fiabilitatea în alte aplicații solicitante ale microscopiei optice , cum ar fi imagistica celulelor creierului și cartografierea conexiunilor neuronale. Pentru aceste eforturi, cercetătorii caută, de asemenea, să determine pozițiile precise ale obiectelor studiate pe o întreagă imagine de microscop. În plus, oamenii de știință ar putea avea nevoie să coordoneze datele de poziție de la diferite instrumente la temperaturi diferite, așa cum este valabil pentru dispozitivele cu puncte cuantice. Această poveste este republicată prin amabilitatea NIST. Citiți povestea originală aici.
Linkul direct catre PetitieCitiți și cele mai căutate articole de pe Fluierul:
|
|
|
Comentarii:
Adauga Comentariu