Nuovi laser da nanostrutture quantiche
Un punto quantico è un nanocristallo semiconduttore che confina i suoi eccitoni in tre dimensioni spaziali. Gli eccitoni sono quasi-particelle solide costituite da un elettrone e una lacuna, e il loro confinamento dà origine a numerosi fenomeni fisici. L'accrescimento di InAs (arseniuro di indio) nell'InP (fosfuro di indio) dielettrico in condizioni controllate determina la formazione di una serie di punti quantici che formano un cosiddetto "filo quantico". Il progetto NANOMAT ha studiato questa formazione auto-assemblata di goccioline nanometriche di materiale semiconduttore in un substrato disaccoppiato a griglia (l'InAs/InP). Tutto ciò apre nuovi percorsi verso nuove tecnologie in cui la struttura di banda può essere progettata a scala nanometrica in tre dimensioni. In particolare, è stata studiata in via sperimentale la fotoluminescenza, cioè l'assorbimento e la conseguente irradiazione della luce, di un filo quantico InAs/InP, ed è stato prodotto un laser prossimo alla lunghezza d'onda critica di 1,55 μm per le telecomunicazioni. È stato ottenuto, cioè, un laser alla lunghezza d'onda di 1,45 µm a 100 °C da un filo quantico a singolo livello, e un laser fino a 250 °K da un dispositivo a filo quantico a tre livelli con una limitata corrente di soglia. Un laser a 1,55 µm con microstrutture come materiale attivo avrà un'ampia varietà di applicazioni nel settore delle comunicazioni. I partner del progetto chiedono un maggiore sostegno nella ricerca e nello sviluppo, dal momento che i risultati attuali dimostrano che è possibile realizzare un laser di questo tipo. Il laser molto probabilmente lavorerà ad elevate temperature, facendo a meno di refrigeratori termoelettrici, consentendo sostanziali risparmi in termini di costo. Inoltre, la dispersione non pari a zero, che attualmente sembra essere un potenziale ostacolo, verrà gestita con lo stack di fili quantici. Il laser sviluppato, che presenta elevate prestazioni, limitate correnti di soglia ed elevata stabilità termica, sembra rivelare potenzialità molto promettenti a medio e lungo termine, per lo sfruttamento nell'immagazzinamento di dati ottici e nella nanoelettronica, ed è molto prossimo alla lunghezza d'onda critica di 1,55 μm.
