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研究人員首次將InAsSb量子點嵌入一個GaAs的三維光子晶體當中。
一個由日本科學家組成的科研小組克服現有的制造問題，制備出首個內含量子阱的三維光子晶體，在關鍵的通信級波長1.5µm處發(fā)射。光子晶體可以同時控制電子和光子，有益于量子通信應用（Nature Photonics）。來自東京大學的研究人員Kanna Aoki表示，通過結合三維光子晶體點缺陷微腔及其電子配對——量子點，他們可以同時控制電子和光子。這套系統(tǒng)具有很好的限制光束流動，這對現今幾乎所與的光學器件都有利，同時還是朝向觸發(fā)式單光子源和其他量子密碼設備邁進了一步。
一個完整的有源三維光子晶體的掃描電子顯微鏡圖片。
到現在為止，三維光子晶體的制備包括重復采用晶體生長、干法刻蝕和熱處理工藝，這些技術會對光子晶體的結構造成嚴重的破壞，既而改變它的光學特征。這個東京研究小組一改往常做法，使用一種獨特的半導體生產工藝（無需熱處理），使得組件的裝配保持高精度，將上述破壞減至最小。
Aoki解釋說，苛刻的工藝條件可以完全改變一個微腔和有源區(qū)的光學參數，原因是一個點缺陷密度微腔的共振波寬和量子點的發(fā)射波長很窄，很難配合這兩個波長范圍。
依照Aoki的方法，最終的三維結構分類成簡單的基礎部分。與以往連續(xù)使用傳統(tǒng)的半導體工藝不同，該小組使用的是一種顯微操作技術，可將GaAs光子晶體層集成到一個17層woodpile結構（三維光子晶體典型結構之一）之中。此處含InAsSb量子點的點缺陷被引進GaAs有源層的中間處，量子點密度是9×109cm–1。在這個系統(tǒng)中，通過控制電子的激發(fā)態(tài)，以及將生成光子的偏振方向歸類為某一選擇性偏振的微腔，光子轉換就有可能實現。Aoki解釋說，量子點的發(fā)光將會增強，其波長與微腔的共振模所對應的匹配，而波長與共振模不相匹配的發(fā)光則被晶體吸收。
; 這項工作僅僅是研究光學三維光子晶體的第一步，要擴展到商業(yè)化的應用還需付出很多努力。Aoki總結到，“實現高質量因子空腔共振對未來三維光子晶體器件的發(fā)展是有必要的”。
