Remanentes Schalten von Bloch-Polaritonen

• Antragsteller: Dr. Chris Sturm
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390089887

Im Rahmen des Projektes sollen photonische Strukturen entwickelt werden, die es ermöglichen quantenmechanische Zustände bei Raumtemperatur und darüber hinaus remanent zu schalten und nichtflüchtig zu speichern. Dazu sollen Strukturen mit Bloch-Oberflächenmoden hergestellt werden, die an das elektronische System der Exzitonen koppeln und sogenannte Bloch-Polaritonen bilden. Mittels resonanter Anregung soll ein propagierendes Polaritonkondensat erzeugt werden. Die photonische Komponente ermöglicht dabei eine langreichweitige Propogation von einigen hundert Mikrometern und eine hohe Oberflächensensitiviät. Letzteres soll ausgenutzt werden, um durch Aufbringen eines Ferroelektrikums, die Eigenschaften der Bloch-Polaritonen, wie z.B. Energie, Impuls, Spin und Phase der Wellenfunktion, gezielt zu steuern. Durch das Anlegen von elektrischen Pulsen soll in dem Ferroelektrikum eine elektrische Polarisation erzeugt bzw. geändert werden. Durch die Kopplung der ferroelektrischen mit der piezoelektrischen Polarisation einer angrenzenden ZnO-Schicht kommt es zu einer Änderung der optischen Eigenschaften der photonischen Struktur und damit der Bloch-Polaritonen. Da die Eigenschaften der Bloch-Polaritonen mit denen der emittierten Photonen direkt verknüpft sind, ermöglicht es der hier zu entwickelnde Ansatz, Polaritonzustände nichtflüchtig einzuschreiben und optisch auszulesen. Es soll zudem im Rahmen des Projektes die Eigenschaften von Bloch-Polaritonen bzgl. Ihrer Wechselwirkung mit der Umgebung, deren Relaxations- und Streuverhalten und deren Manipulation im Detail untersucht werden. Diese Eigenschaften wurden in der Literatur noch nicht diskutiert und sind besonders im Hinblick auf integrierte Optiken und Bauelemente basierend auf Polaritonen von Interesse, da keine Limitierung bzgl. der Propagationslänge und dem Einsatz nur bei tiefen Temperaturen zu erwarten ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen