Квантовая точка — это полупроводниковый нанокристалл, который благодаря своим размерам имеет исключительные свойства, и, задавая их размер при производстве, можно, к примеру, «отрегулировать» энергию испускаемого фотона.

Потенциальный список возможных применений для квантовых точек очень широк — от светодиодов, солнечных батарей и квантовых компьютеров до медицинской диагностики.

Но ряду этих приложений нужна способность излучать поляризованный свет — к примеру, для создания того же компьютерного монитора. Обычно поляризованный свет получают, посылая неполяризованный через соответствующий фильтр. Но по крайней мере половина отправляемого света при этом теряется, что делает такой процесс неэффективным. Куда лучше было бы заставить те же квантовые точки изначально выдавать поляризованный свет, но до сих пор все попытки такого рода, мягко говоря, не претендуют на выдающуюся поляризацию либо очень сложны и сами по себе неудобны.

Пер Олоф Хольтц (Per Olof Holtz) из Линчёпингского университета (Швеция) вместе с коллегами, использовав для этого базисные свойства квантовых точек, придал им форму, которая естественным образом ведёт к излучению поляризованного света. Получившиеся точки сделаны из InxGa1-xN, а выращены они были на вершинах микроскопических удлинённых шестигранных пирамид нитрида галлия. Степень удлинения пирамид определяет направление поляризации излучаемых квантовыми точками фотонов. И вектор, и направление поляризации задаются заранее и строго соблюдаются — подобно тому как это происходит в обычных квантовых точках с энергией испускаемых фотонов; причём степень поляризации получилась значительно выше, чем с использованием любого известного метода.

Фотоны света, поляризованного при помощи фильтра (слева), теряются примерно наполовину, а в новом методе (справа) в фильтре нужды нет, поскольку свет поляризуется самой квантовой точкой. (Иллюстрация Fredrik Karlsson / Linköping University.)

Ну а микропирамиды создавались по одному слою атомов за раз, после чего их поверхность покрывали слоем индия в несколько нанометров и обстреливали импульсами ультрафиолетового лазера с длиной волны 266 нм. Замеры показали, что, возбуждая таким образом квантовые точки, удаётся добиться излучения ими фотонов заданной длины волны (415 нм) со степенью линейной поляризации, равной 84%.

Варьируя количество индия на вершинах микропирамид, можно получить квантовые точки, излучающие с любой необходимой длиной волны. При этом методы выращивания, применявшиеся авторами работы, стали в современной электронике, что называется, общим местом. Всё это позволяет надеяться на быстрое внедрение результатов исследования в производственную практику — к примеру, в виде энергоэффективных светодиодов, излучающих поляризованный свет для подсветки ЖК-экранов, или же в квантовой криптографии.