Dispositivos ópticos cuánticos
El confinamiento de fotones tiene aplicaciones muy importantes en las tecnologías del láser y de los diodos emisores de luz debido a que permite aumentar considerablemente la emisión espontánea en microcavidades en comparación a la emisión en espacios libres. Este fenómeno también se puede emplear en las telecomunicaciones y en dispositivos de memoria, incluso en sensores para biomedicina. La colocación controlada de nanoemisores, como los PC, en cavidades de CF puede proporcionar una vía para el control ultrarrápido en tiempo real de los procesos radiantes, incluida la emisión espontánea. Se confía en dar impulso al campo de la nanofotónica, abriendo así camino a la producción de circuitos fotónicos complejos, incluyendo enrutadores, conmutadores de red y líneas de retardo de CF. Un equipo de científicos financiado por la UE ha aplicado, en el ámbito de las labores realizadas en el proyecto SITELITE, métodos nuevos para fabricar nanoemisores y cavidades de CF controlados localmente. El objetivo final es integrar las estructuras de CF con los emisores de luz. El primer paso ha consistido en optimizar el proceso de producción de nanoemisores controlados localmente mediante la hidrogenación selectiva espacial de materiales semiconductores a base de nitruros diluidos. Los nitruros diluidos exhiben propiedades exclusivas, distintas a las de los semiconductores convencionales, entre ellas una fuerte dependencia de la banda prohibida del contenido de nitrógeno, lo cual les confiere gran importancia en aplicaciones que van desde la optoelectrónica de longitud de onda larga hasta la fotónica. Los investigadores han mejorado las propiedades de los PC fabricados con este proceso, que también se denomina «ingeniería de la banda prohibida en el plano», y han logrado una emisión de fotón único. Un proceso de aplicación simplificado que consta de un único paso proporciona ahora una máscara terminada inmediatamente a continuación de la litografía por haz electrónico; ello permite un aumento significativo de las muestras procesadas satisfactoriamente. Unas investigaciones posteriores sobre las propiedades mecánicas moduladas por la hidrogenación selectiva espacial de nitruros diluidos señalan la vía a seguir para poder controlar el grado de polarización y la dirección de las estructuras reticulares. Para lograrlo se ha creado un campo de tensiones inducidas por hidrógeno fuertemente anisotrópico sobre el plano de la muestra. Se está desarrollando un método análogo para producir estructuras fotónicas de rayos X hechas a medida. Los científicos han desarrollado un método simple basado en el conocimiento para diseñar cavidades de CF, con el que se prescinde de los procedimientos de prueba y error que actualmente interfieren con la optimización y el futuro desarrollo. La fabricación del primer lote de dispositivos pasivos de CF está casi terminada y actualmente se están realizando mediciones espectroscópicas detalladas de matrices de PC ordenados, de cara a su integración. Los resultados del proyecto SITELITE se han divulgado en las principales publicaciones científicas arbitradas. Cabe esperar que la colocación de objetos cuánticos individuales en puntos arbitrarios de una estructura de CF abra las puertas a una nueva era de dispositivos fotónicos. Son múltiples las posibles aplicaciones en campos que van desde la optoelectrónica hasta la biomedicina.
Palabras clave
Cristales fotónicos, puntos cuánticos, nanoemisores, cavidades, nitruro diluido
