Лаборатории Гибридной Фотоники

Гибридная фотоника – это новая развивающаяся область исследований на стыке традиционной оптоэлектроники и квантовых технологий, которая охватывает широкий спектр областей исследований от фундаментальной физики до приложений явлений, связанных с гибридными возбуждениями света и материи и фотонно-опосредованными взаимодействиями разрозненных материальных систем.
Цель: оптическое исследование гибридных наноструктур на основе коллоидных нанокристаллов и органических полупроводников; интеграция таких материалов в гибридные оптоэлектронные устройства (светодиоды, светодиоды, фотоэлементы, фотоэлементы); исследование сильной связи в органических и неорганических микрополостных структурах; поляритоника и поляритонные конденсаты Бозе-Эйнштейна; квантовые симуляторы на основе поляритонов
Дополнительная информация о деятельности Лаборатории гибридной поляритоники доступна ниже и на сайте www.polaritonics.org. Мы постоянно ищем высокомотивированных людей на всех уровнях академического ранга. Если вы заинтересованы в присоединении к нашей команде, пожалуйста, свяжитесь с профессором Павлосом Лагудакисом по адресу p.lagoudakis@skoltech.ru.

Поляритоника
Конденсаты Поляритона Бозе-Эйнштейна на снимке:
Конденсация Бозе-Эйнштейна (БЭК) – это экзотическое состояние вещества, в котором частицы сливаются в макроскопически занятое когерентное состояние. БЭК наблюдались для широкого круга систем, таких как 4He, атомы щелочных металлов, магноны и поляритоны. Помимо красоты базовой физики, описывающей фундаментальные свойства и динамику БЭК, существует ряд приложений, в которых используется когерентность их массивных волновых функций, особенно в быстро развивающейся области квантовых технологий. В полупроводниковых микрополостях поляритоны возникают в результате смешения фотонов резонатора и экситонов в режиме сильной связи. Было показано, что выше критической плотности поляритоны подвергаются БЭК. В отличие от других БЭК, поляритонные конденсаты (размещенные в полупроводниковых пластинах, встроенных в оптические полости) могут быть оптически накачаны, в то время как они распадаются из-за излучения когерентного света, очень похоже на лазер с оптической накачкой. При соответствующем выборе кристаллической полупроводниковой матрицы конденсаты поляритонов могут образовываться даже при комнатной температуре. Наши исследования в области поляритоники охватывают широкий спектр фундаментальной физики и приложений, включая симуляторы поляритонов, поляритонные схемы и поляритонику при комнатной температуре.

Более подробная информация о деятельности Лаборатории гибридной поляритоники доступна на сайте www.polaritonics.org.
[/ su_spoiler]

Гибридная оптоэлектроника
В основном фокусируясь на фотоэлектрических и твердотельных осветительных приборах, исследования в области гибридной оптоэлектроники, продолжающиеся в лабораториях гибридной фотоники, направлены на интеграцию недорогих коллоидных нанокристаллических материалов (квантовых точек) в существующие твердотельные технологии. Хотя эти новые материалы могут обеспечивать очень интересные свойства (такие как очень высокое поперечное сечение поглощения, квантовый выход люминесценции, близкий к единице, и возможность настройки ширины запрещенной зоны), присущим недостатком является сложность извлечения или введения носителей в эти материалы. В нашем исследовании используются различные способы передачи энергии, такие как резонансная передача энергии воронкообразным носителям между монокристаллическими эмиттерами и объемными полупроводниками. Мы активно сотрудничаем с ключевыми промышленными игроками для разработки и производства новых гибридных технологий, способных улучшить свойства стандартных оптоэлектронных устройств.
[/ su_spoiler] [_su_accordion]
Гибридная фотоэлектрическая энергия
Наши исследования гибридных фотоэлектрических модулей в настоящее время сосредоточены на нескольких ключевых тонкопленочных фотоэлектрических технологиях, охватывающих как традиционные материалы (тонкопленочный кремний, кадмий-теллурид), так и новые системы (перовскиты). Гибридные конструкции разрабатываются и производятся в тесном сотрудничестве с различными исследовательскими группами и промышленными партнерами в мире, такими как Ливерпульский университет в Великобритании или NCTU и Arima Corp. на Тайване. Структура полностью описана (внутренняя / внешняя квантовая эффективность, время жизни носителей, эффективность преобразования фотонов) на наших объектах. Передовые спектроскопические методы, такие как фотолюминесценция с временным разрешением, также используются для получения критического понимания передачи энергии, происходящей между различными материалами, составляющими гибридные устройства (коллоидные квантовые точки, объемный p-n-переход, оконный слой и т. Д.). В недавнем достижении мы разработали новую технологию, в которой используются дешевые коллоидные квантовые точки для повторного использования носителей, захваченных в верхнем слое окна солнечных элементов InGaP, что дает относительное повышение эффективности преобразования фотонов на 15%.
[/ su_spoiler] [_su_accordion]
Гибридные светодиоды
Нашим последним достижением была, например, демонстрация рекордной эффективности преобразования цвета в белых светодиодах в сотрудничестве с TSMC и Luxaltek на Тайване. Это было сделано путем разработки совершенно нового типа светодиодной архитектуры, объединяющей сложные структуры фотонных кристаллов и интегрированные нанокристаллические эмиттеры. Лаборатории гибридной фотоники в Сколтехе позволяют нам полностью охарактеризовать эти новые материалы, но, что более важно, углубить наше понимание того, как они взаимодействуют при интеграции в устройства.
[/ su_spoiler] [/ su_spoiler] [/ su_accordion] Лаборатория гибридной фотоники в настоящее время состоит из большой оптической лаборатории, в которой размещены многочисленные лазерные источники и экспериментальные. Доступны несколько мощных систем Ti: Sapphire с усилением, работающих на частотах от 1 до 300 кГц, с энергией импульса до 5 мДж в течение от <50 фс до десятков пикосекунд. Нелинейное оптическое усиление и микширование могут использоваться для предоставления пользователям настраиваемого излучения в диапазоне от 200 нм до 10 мкм. В помещениях также находится универсальный набор перестраиваемых генераторов из титана: сапфира высокой мощности с частотой повторения до 80 МГц, позволяющих быстро определять свойства материалов, зависящих от длины волны возбуждения.Оптические лаборатории также поддерживаются чистыми помещениями ISO 7 (класс 10000). На этих объектах размещен набор основных инструментов для микротехнологии и определения характеристик. Чистые помещения, тесно связанные с оптическими лабораториями, позволяют пользователям изготавливать и характеризовать образцы перед их быстрой передачей в оптические лаборатории для дальнейшего анализа.
[_ / su_spoiler]