Nowa technologia uzyskiwana kryształów perowskitowych to przyszłość zintegrowanej fotoniki.

Naukowcy Łukasiewicz – IMiF i Uniwersytetu Warszawskiego opracowali innowacyjną technologię produkcji kryształów perowskitowych, otwierając drogę do przełomowych zastosowań w fotonice.

Współpraca i połączenie unikalnych kompetencji tych instytucji zaowocowała publikacją w  Nature Materials.

W badaniach brały udział: Uniwersytet Warszawski / Łukasiewicz – IMiF /  CNR Nanotec, Institute of Nanotechnology / Łódź University of Technology,

Precyzja w każdym mikronie

Łukasiewicz – IMiF odpowiadał za stworzenie precyzyjnych matryc z arsenku galu, niezbędnych do hodowli wysokiej jakości kryształów. Badacze skoncentrowali się na stworzeniu bezdefektowych matryc, które powstały z wykorzystaniem technik elektronolitografii i trawienia plazmowego. To na tych precyzyjnych matrycach opartych na półprzewodnikach formowano polimerowe formy, w których hodowano kryształy perowskitowe.

Kryształy perowskitowe są cenione za swoje niezwykłe właściwości optyczne i stanowią one obiecującą platformę dla zintegrowanych obwodów fotonicznych, które mogą efektywnie działać w warunkach interakcji światła z materią w temperaturze pokojowej, co jest kluczowe dla rozwoju nowoczesnych technologii optycznych.

Kryształy te dzięki swojej wysokiej jakości tworzą między ściankami bocznymi rezonator typu Fabry-Pérot, umożliwiając obserwację silnych efektów nieliniowych bez potrzeby wykorzystania zewnętrznych luster Bragga, co daje nadzieję na zastosowanie tych materiałów w technologii zintegrowanych obwodów fotonicznych –  mówi mgr Mateusz Kędziora, doktorant na Wydziale Fizyki UW i pierwszy autor pracy, który opracował metody syntezy kryształów.

Największym wyzwaniem (w części opracowywanej przez IMIF) było opracowanie powtarzalnej technologii wytwarzania matryc zawierających wzory o różnych kształtach i rozmiarach, w szczególności zapewnienie wysokiej jednorodności zarówno pod względem głębokości, jak i gładkości ścian, co okazało się niezbędne dla zapewnienia ich doskonałych właściwości optycznych.

Dzięki tym pracom uczestniczymy w znaczącym rozwoju nowego typu źródeł promieniowania, które w najbliższym czasie mogą stanowić przełom w dziedzinie niskokosztowych i wydajnych przyrządów – podkreśla Anna Szerling Dyrektor Centrum Nanotechnologii i Liderka Grupy Badawczej Urządzeń, Czujników, Struktur Cienkowarstwowych i Materiałów Porowatych opartych na GaN.