Projektbeschreibung
Die Forschung bildet eine wertvolle Grundlage für die zukünftige Petahertz-Optoelektronik
In Halbleitern können Elektronen durch die Wechselwirkung mit Laserlicht angeregt werden. Jüngste Fortschritte haben es ermöglicht, diesen grundlegenden Mechanismus auf Zeitskalen unterhalb einer Femtosekunde zu messen. Starke Terawatt-Laserfelder verursachen eine sehr hohe Elektronenmobilität in 2D- und 3D-Halbleitern. Außerdem bewirken sie, dass der Halbleiter die Oberschwingungen des Erzeugungsstrahls emittiert. Die Steuerung der Elektronenbewegung in Raum und Zeit ist eine Voraussetzung für die Entwicklung ultraschneller optoelektronischer Bauelemente, die im Vergleich zu Terahertz-Bauelementen nach dem Stand der Technik viel schneller sind. Es ist noch unbekannt, wie die Elektronendynamik bei Frequenzen über Terahertz gesteuert werden kann. Das EU-finanzierte Projekt PETACom plant die Entwicklung ultraschneller optoelektronischer Geräte, die im Petahertz-Regime arbeiten. Der Schwerpunkt wird auf der Untersuchung liegen, wie Elektronen mit Femtosekunden-Infrarotlaserlicht auf Petahertz-Felder reagieren.
Ziel
Today, switching speeds in the multi gigahertz range are technologically mastered and terahertz electronics is at its birth. Soon electronic components will push forward towards the petahertz range. It is however unknown how the movement of electrons can be controlled at such frequencies. 2D and 3D semiconductors exhibit properties of high electron mobility that allows to drive intense electron currents coherently in the conduction band when submitted to terawatt laser fields. A strong electron current oscillates at petahertz frequencies in the conduction band with a momentum that depends on the laser field frequency, intensity, polarization and career envelope phase. In addition, high order harmonic radiation is emitted when those electrons recombine to the valence band. The strong electron current from which HHG originate can be manipulated in space and time and be the very first elementary blocks of novel petahertz frequency electronic devices, thus operating orders of magnitude faster than the state-of-the-art terahertz devices. The PETACom project proposes to create future optoelectronic device commutating at petahertz frequencies, bridging the gap between electronics and photonics. We will establish: 1) Petahertz electron switching in 2D and 3D systems using intense femtosecond IR to mid-IR laser excitation. 2) Optoelectronic devices from laser induced petahertz electron oscillation. 3) A new paradigm for future electronics and ultrahigh speed communication and computation.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
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H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01
Finanzierungsplan
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Frankreich