Esplorazione di materiali nanostrutturati
Il confinamento quantico tridimensionale di elettroni, buche ed eccitoni nei microcristalli semiconduttori, conosciuti come punti quantici, può comportare dei miglioramenti significativi nei dispositivi optoelettronici. Dati gli stati elettronici completamente quantizzati dei punti quantici, con il loro uso per i laser a semiconduttori si prevede una notevole riduzione delle correnti di soglia e della sensibilità alla temperatura. Il lavoro di ricerca condotto nell'ambito del progetto NANOMAT si è concentrato sul miglioramento delle proprietà ottiche dei punti quantici autoassemblati di arseniuro di indio (InAs) considerando l'interazione eccitone-fonone. I punti quantici autoassemblati sono caratterizzati da dimensioni uniformi, da elevate densità numeriche e, soprattutto, da elevate efficienze di emissione, che vengono costantemente migliorate per raggiungere le prestazioni del laser previste. Diverse misurazioni di fotoluminescenza e spettroscopia Raman sui punti quantici autoassemblati raccolte presso i laboratori dell'Università di Anversa hanno rivelato delle probabilità sorprendentemente elevate di transizioni ottiche assistite da fononi. Dei potenziamenti dell'intensità nelle bande laterali dei fononi, in particolare con una riduzione delle dimensioni dei punti quantici, non potrebbero essere teoricamente modellati in base all'approssimazione adiabatica comunemente impiegata. Effetti non adiabatici che comportano l'unione di stati di eccitoni e fononi hanno fornito la chiave fondamentale per l'interpretazione dei risultati sperimentali, prima che questi potessero essere integrati nel progetto del dispositivo laser. Di conseguenza, è stata ottenuta una descrizione adeguata degli spettri ottici dei punti quantici di semiconduttori con la teoria recentemente introdotta delle transizioni ottiche assistite da fononi nei punti quantici di semiconduttori. Gli sforzi concertati dei partner del progetto NANOMAT si sono rivolti all'offerta di un supporto teorico per la progettazione di diodi laser avanzati con affidabilità potenziata per le applicazioni di telecomunicazione nel prossimo futuro.
