Nume proiect: Cresterea si modelarea de reflectori Bragg pentru microcavitati cuantice

Contract nr. 31/05.10.2011

Cod proiect: PN-II-RU-TE-2011-3-0070

Denumirea Programului din PN II: Resurse Umane

Subprogram: Proiecte de cercetare pentru stimularea constituirii de tinere echipe de cercetare independente

Autoritatea contractanta: Unitatea Executiva pentru Finantarea Invatamantului Superior, a Cercetarii, Dezvoltarii si Inovarii (UEFISCDI)

Director de proiect: Flavian STOKKER-CHEREGI

Coordonator: Institutul National pentru Fizica Laserilor, Plasmei si Radiatiei

Rezumatul proiectului:
Prezicerea efectului laser polaritonic in microcavitati cuantice (MCs) la temperatura camerei, ca urmare a condensarii Bose-Einstein a polaritonilor, constituie o perspectiva atragatoare care a generat un larg interes in dezvoltarea de asemenea structuri. Desi s-au raportat progrese semnificative in teoria si realizarea de MCs cu diferite tipuri de medii active (semiconductori masivi, organice, hibride, puturi cuantice, puncte cuantice etc.) care sa manifeste proprietati de luminescenta polaritonica, inca nu s-a realizat nicio asemenea structura cu potential aplicativ. Acest proiect abordeaza unele probleme legate de proiectarea si realizarea de reflectori Bragg distribuiti (DBRs), care constituie un element crucial in realizarea de MCs care sa manifeste proprietati laser polaritonice. O echipa de cinci tineri cercetatori (2 doctori si 3 doctoranzi) vor lucra de-a lungul a 36 de luni de zile la: i) modelarea structurii DBRs folosing un cod de date bazat pe teoria matricei de transfer; ii) cresterea acestor structuri prin ablatie laser pulsata (PLD) si PLD asistata de plasma; iii) asigurarea unui feedback cu privire la calitatea si caracteristicile probelor prin analiza proprietatilor lor optice (reflectivitate si spectroelipsometrie), morfologice (microscopie de forta atomica), si compozitionale (spectrometrie de masa a ionilor secundari). Scopul nostru este realizarea de DBRs de ultima generatie prin PLD, care este o alternatica ecologica la tehnicile de crestere prin MBE si CVD.

Obiectivele proiectului:

Obiectivul general al proiectului este realizarea de reflectori Bragg cu un inalt factor de calitate (Q), de ordinul a cateva sute, avand dopaj controlat, pentru diferite tipuri de microcavitati. Tipurile de microcavitati, compatibile cu un regim de operare la temperatura camerei, pentru care se va considera proiectarea si realizarea de relfectori Bragg, sunt microcavitati semiconductoare cu mediu activ masiv sau cu puturi cuantice.

Obiectivele stiintifice si tehnologice care trebuiesc realizate in vederea atingerii obiectivului final sunt urmatoarele:

·         Abordarea proiectarii si modelarii reflectorilor Bragg pentru microcavitati semiconductoare se va realiza folosind teoria matriei de transfer, tinand cont de: i) dependenta de lungimea de unda a coeficientilor optici ai materialului; ii) largirea spectrala indusa de elementele de dopaj; iii) posibila variatie a coeficientilor optici datorita prezentei dopantilor.

·         Cresterea de reflectori Bragg cu Q inalt si dopaj controlat prin PLD si PLD asistat de plasma, rezultand structuri adecvate pentru diferite tipuri de microcavitati cuantice cu mediu activ bulk sau puturi cuantice manifestand proprietati de cuplaj forte. Rezultate livrabile: structuri DBR / prototipuri.

·         Analiza compozitionala, studiul morfologiei suprafetelor si interfetelor, caracterizarea benzii interzise si a reflectivitatii, determinarea coeficientilor optici medii prin corelarea rezultatelor masuratorilor de SIMS, AFM si elipsometrie. In plus, vor putea fi efectuate analize de microscopie electronica de baleiaj si difractie de raze X, in cazul in care va fi nevoie de asemenea caracterizari. Rezultatele vor fi folosite pentru ajustarea conditiilor de crestere in vederea optimizarii calitatii reflectorilor Bragg si pentru imbunatatirea si optimizarea programului folosit la simularile prin teoria matricei de transfer. Cunoastere generata: publicatii stiintifice.

Diseminare:

1) articol: F. Stokker-Cheregi, A. Nedelcea, F.M. Voicu, D.M. Marin, R. Birjega, M. Dinescu, "Structure and morphology of indium nitride thin films grown by plasma assisted PLD: the impact of nitrogen flow and substrate temperature", Romanian Reports in Physics, Vol. 65, No. 1, P. 213–218, 2013
2) poster: F. Stokker-Cheregi, G. Epurescu, D. Colceag, V. Ion, A. Andrei, R. Birjega, M. Dinescu, "Optical properties of ZnO and MgZnO thin films as a function of thickness and Mg content", EMRS 2012 - Spring Meeting, Symposium V
3) poster: F. Stokker-Cheregi, D. Marin, A. Nedelcea, D. Colceag, V. Ion, R. Birjega, M. Dinescu, "Structure, morphology, and optical properties of InN and AlN nanostructures obtained by laser techniques", EMRS 2012 - Spring Meeting, Symposium V
4) poster: F. Stokker-Cheregi, D.-M. Marin, C. Ghica, M. Dinescu, "Optical and compositional characterization of InN and AlN particles produced by laser ablation of bulk metal targets immersed in liquid nitrogen", EMRS 2013 - Spring Meeting, Symposium V
5) articol: D.-M. Marin, F. Stokker-Cheregi, M. Dumitru, V. Ion, M. Dinescu, "Aluminium nitride thin films grown by plasma assisted pulsed laser deposition", Romanian Reports in Physics, vol. 66, No. 4, P. 1118–1124, 2014
6) articol: F. Stokker-Cheregi, A. Matei, M. Dinescu, C.E. Secu, M. Secu, "Photoluminescence of Eu-doped LiYF4 thin films grown by pulsed laser deposition and matrix-assisted pulsed laser evaporation", JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS 47, 045304 (2014)
7) poster: F. Stokker-Cheregi, A. Matei, M. Dinescu, C. E. Secu, M. Secu, "Er/Yb doped LiYF4 thin films obtained by pulsed laser deposition of a silica xerogel", EMRS 2014 - Spring Meeting, Symposium J
 

Etapa I - 15.12.2011 (click pentru raportul stiintific al etapei)

Etapa II - 15.12.2012 (click pentru raportul stiintific al etapei)

Etapa III - 15.12.2013 (click pentru raportul stiintific al etapei)

Etapa IV - 30.09.2014 (click pentru raportul stiintific al etapei)