КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 17-79-20421
НазваниеВысокоэффективные однофотонные источники излучения с электрической накачкой на основе центров окраски в алмазе и карбиде кремния
Руководитель Федянин Дмитрий Юрьевич, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" , г Москва
Конкурс №24 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-707 - Элементная база квантовых компьютеров и систем связи
Ключевые слова Однофотонный источник, электрическая накачка, оптические наноструктуры, наноразмерные диоды, центры окраски, дефекты в алмазе, дефекты в карбиде кремния, динамика однофотонного излучения, элементная база квантовых компьютеров, квантовая криптография, квантовая оптоэлектроника при комнатной температуре
Код ГРНТИ47.33.33
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на исследование однофотонных/одноэлектронных процессов в дефектах кристаллической решетки алмаза и карбида кремния и разработку истинно однофотонных источников излучения ближнего инфракрасного (ИК) диапазона с электрической накачкой, которые способны работать при комнатной температуре, генерируя одиночные фотоны "по требованию" с высокой частотой повторения.
Центры окраски в алмазе, карбиде кремния, нитриде галия, оксиде цинка и гексагональном нитриде бора представляются наиболее перспективными кандидатами на роль однофотонных источников способных работать при комнатной температуре ввиду ИК излучения с узким спектром и ожидаемой высокой мощности однофотонного излучения при температуре выше 300 К. Однако их поведение в электрически управляемых системах слабо изучено. Проект нацелен на исследования механизма однофотонной эмиссии центров окраски в алмазе и карбиде кремния при электрической накачке, разработку новых эффективных схем электрической инжекции, которые бы позволили повысить более чем на три порядка яркость однофотонных источников с уровней наблюдаемых сегодня в экспериментах до 10^7-10^9 фотонов в секунду, а также на определение характеристик однофотонной эмиссии и установление фундаментальных и технологических пределов и потенциала однофотонных источников на основе центров окраски в алмазе и карбиде кремния. Успешное решение поставленных задач станет основой для перехода к схемам квантовой криптографии на основе истинно однофотонных источников (взамен ослабленных лазеров), что приведет к повышению безопасности схем квантового распределения ключа (QKD). Помимо этого, повышение яркости и эффективности однофотонных источников на основе центров окраски в алмазе и карбиде кремния сделает их перспективными компонентами для реализации практических схем линейных оптических квантовых вычислений, наиболее многообещающей технологии квантовых вычислений для работы в стандартных условиях.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1. Вишневый А.А., Федянин Д.Ю. Noise reduction in plasmonic amplifiers Applied Physics Express (год публикации - 2018)
2.
Храмцов И.А., Федянин Д.Ю.
Superinjection in single-photon emitting diamond diodes
Серия книг International Conference on Numerical Simulation of Optoelectronic Devices, 18TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NUMERICAL SIMULATION OF OPTOELECTRONIC DEVICES (NUSOD 2018), 123-124 (год публикации - 2018)
10.1109/NUSOD.2018.8570242
3.
Храмцов И.А., Федянин Д.Ю.
Superinjection in diamond homojunction P-I-N diodes
Semiconductor Science and Technology, Semicond. Sci. Technol. 34, 03LT03 (год публикации - 2019)
10.1088/1361-6641/ab0569
4.
Храмцов И.А., Федянин Д.Ю.
Superinjection in diamond p-i-n diodes: bright single-photon electroluminescence of color centers beyond the doping limit
Physical Review Applied, 12, 024013 (год публикации - 2019)
10.1103/PhysRevApplied.12.024013
5.
Храмцов И.А., Федянин Д.Ю.
Superinjection of holes in homojunction diodes based on wide-bandgap semiconductors
Materials, 12(12), 1972 (год публикации - 2019)
10.3390/ma12121972
6.
Храмцов И.А., Федянин Д.Ю.
Toward Ultrafast Tuning and Triggering Single-Photon Electroluminescence of Color Centers in Silicon Carbide
ACS Applied Electronic Materials, 1, 1859-1865 (год публикации - 2019)
10.1021/acsaelm.9b00385
7.
Вишневый А.А., Федянин Д.Ю.
Hybrid Electro-Optical Pumping of Active Plasmonic Nanostructures
Nanomaterials, 10, 856 (год публикации - 2020)
10.3390/nano10050856
8. Храмцов И.А., Федянин Д.Ю. Gate-Tunable Single-Photon Emitting Diode with an Extremely Low Tuning Time 2020 CONFERENCE ON LASERS AND ELECTRO-OPTICS (CLEO) (год публикации - 2020)
9. Вишневый А.А., Федянин Д.Ю. Elusive Coherence of Metal-Semiconductor Nanolasers 2020 CONFERENCE ON LASERS AND ELECTRO-OPTICS (CLEO) (год публикации - 2020)
10. Вишневый А.А., Федянин Д.Ю. Understanding the Coherence of Metal-Semiconductor Plasmonic and Photonic Nanolasers AIP Conference Proceedings (год публикации - 2020)
11.
Храмцов И.А., Вишневый А.А., Федянин Д.Ю.
Enhancing the brightness of electrically driven single-photon sources using color centers in silicon carbide
npj Quantum Information, 4, 15 (год публикации - 2018)
10.1038/s41534-018-0066-2
Публикации
1. Вишневый А.А., Федянин Д.Ю. Noise reduction in plasmonic amplifiers Applied Physics Express (год публикации - 2018)
2.
Храмцов И.А., Федянин Д.Ю.
Superinjection in single-photon emitting diamond diodes
Серия книг International Conference on Numerical Simulation of Optoelectronic Devices, 18TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NUMERICAL SIMULATION OF OPTOELECTRONIC DEVICES (NUSOD 2018), 123-124 (год публикации - 2018)
10.1109/NUSOD.2018.8570242
3.
Храмцов И.А., Федянин Д.Ю.
Superinjection in diamond homojunction P-I-N diodes
Semiconductor Science and Technology, Semicond. Sci. Technol. 34, 03LT03 (год публикации - 2019)
10.1088/1361-6641/ab0569
4.
Храмцов И.А., Федянин Д.Ю.
Superinjection in diamond p-i-n diodes: bright single-photon electroluminescence of color centers beyond the doping limit
Physical Review Applied, 12, 024013 (год публикации - 2019)
10.1103/PhysRevApplied.12.024013
5.
Храмцов И.А., Федянин Д.Ю.
Superinjection of holes in homojunction diodes based on wide-bandgap semiconductors
Materials, 12(12), 1972 (год публикации - 2019)
10.3390/ma12121972
6.
Храмцов И.А., Федянин Д.Ю.
Toward Ultrafast Tuning and Triggering Single-Photon Electroluminescence of Color Centers in Silicon Carbide
ACS Applied Electronic Materials, 1, 1859-1865 (год публикации - 2019)
10.1021/acsaelm.9b00385
7.
Вишневый А.А., Федянин Д.Ю.
Hybrid Electro-Optical Pumping of Active Plasmonic Nanostructures
Nanomaterials, 10, 856 (год публикации - 2020)
10.3390/nano10050856
8. Храмцов И.А., Федянин Д.Ю. Gate-Tunable Single-Photon Emitting Diode with an Extremely Low Tuning Time 2020 CONFERENCE ON LASERS AND ELECTRO-OPTICS (CLEO) (год публикации - 2020)
9. Вишневый А.А., Федянин Д.Ю. Elusive Coherence of Metal-Semiconductor Nanolasers 2020 CONFERENCE ON LASERS AND ELECTRO-OPTICS (CLEO) (год публикации - 2020)
10. Вишневый А.А., Федянин Д.Ю. Understanding the Coherence of Metal-Semiconductor Plasmonic and Photonic Nanolasers AIP Conference Proceedings (год публикации - 2020)
11.
Храмцов И.А., Вишневый А.А., Федянин Д.Ю.
Enhancing the brightness of electrically driven single-photon sources using color centers in silicon carbide
npj Quantum Information, 4, 15 (год публикации - 2018)
10.1038/s41534-018-0066-2
Публикации
1. Вишневый А.А., Федянин Д.Ю. Noise reduction in plasmonic amplifiers Applied Physics Express (год публикации - 2018)
2.
Храмцов И.А., Федянин Д.Ю.
Superinjection in single-photon emitting diamond diodes
Серия книг International Conference on Numerical Simulation of Optoelectronic Devices, 18TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NUMERICAL SIMULATION OF OPTOELECTRONIC DEVICES (NUSOD 2018), 123-124 (год публикации - 2018)
10.1109/NUSOD.2018.8570242
3.
Храмцов И.А., Федянин Д.Ю.
Superinjection in diamond homojunction P-I-N diodes
Semiconductor Science and Technology, Semicond. Sci. Technol. 34, 03LT03 (год публикации - 2019)
10.1088/1361-6641/ab0569
4.
Храмцов И.А., Федянин Д.Ю.
Superinjection in diamond p-i-n diodes: bright single-photon electroluminescence of color centers beyond the doping limit
Physical Review Applied, 12, 024013 (год публикации - 2019)
10.1103/PhysRevApplied.12.024013
5.
Храмцов И.А., Федянин Д.Ю.
Superinjection of holes in homojunction diodes based on wide-bandgap semiconductors
Materials, 12(12), 1972 (год публикации - 2019)
10.3390/ma12121972
6.
Храмцов И.А., Федянин Д.Ю.
Toward Ultrafast Tuning and Triggering Single-Photon Electroluminescence of Color Centers in Silicon Carbide
ACS Applied Electronic Materials, 1, 1859-1865 (год публикации - 2019)
10.1021/acsaelm.9b00385
7.
Вишневый А.А., Федянин Д.Ю.
Hybrid Electro-Optical Pumping of Active Plasmonic Nanostructures
Nanomaterials, 10, 856 (год публикации - 2020)
10.3390/nano10050856
8. Храмцов И.А., Федянин Д.Ю. Gate-Tunable Single-Photon Emitting Diode with an Extremely Low Tuning Time 2020 CONFERENCE ON LASERS AND ELECTRO-OPTICS (CLEO) (год публикации - 2020)
9. Вишневый А.А., Федянин Д.Ю. Elusive Coherence of Metal-Semiconductor Nanolasers 2020 CONFERENCE ON LASERS AND ELECTRO-OPTICS (CLEO) (год публикации - 2020)
10. Вишневый А.А., Федянин Д.Ю. Understanding the Coherence of Metal-Semiconductor Plasmonic and Photonic Nanolasers AIP Conference Proceedings (год публикации - 2020)
11.
Храмцов И.А., Вишневый А.А., Федянин Д.Ю.
Enhancing the brightness of electrically driven single-photon sources using color centers in silicon carbide
npj Quantum Information, 4, 15 (год публикации - 2018)
10.1038/s41534-018-0066-2