Nanocristaux de HgTe une nouvelle plateforme pour l'optoélectronique THz – QuickTera

QuickTera étudiera les propriétés de nanocristaux (NCs) absorbants dans le THz. Les NCs semi-conducteurs, largement étudiés dans le visible et proche InfraRouge, restent néanmoins inexplorés dans la gamme THz malgré leurs propriétés intéressantes telles que l'accordabilité spectrale, la facilité de traitement et de transfert, et éventuellement des états topologiques. Le projet se concentrera sur les NCs de HgTe de grande taille, naturellement dopés, dont la synthèse a été réalisée par un seul groupe, membre du consortium. QuickTera va de la synthèse à l'intégration photonique, y compris des études approfondies expérimentales et théoriques de la structure électronique et des propriétés optiques.
Du côté expérimental, des mesures optiques résolues en temps permettront d’étudier la dynamique des porteurs excités directement sur les états d'énergie impliqués dans les transitions intrabandes THz. La réponse magnéto-optique THz à basse température donnera des informations précieuses sur la structure électronique à basse énergie. La permittivité complexe MIR et THz de NCs individuels sera mesurée à l'aide d'un microscope optique champ proche par diffusion. D'autres défis concernent la démonstration de l'émission de lumière THz sous pompage optique ainsi que l'obtention d'un couplage ultra-fort entre NCs et photons THz en cavité. L'optimisation des matériaux visera à ajuster la densité de porteurs et à obtenir une absorption THz à partir de NCs plus petits.
Sur le plan théorique, des calculs de structure électronique seront mis en œuvre pour comprendre la nature des états quantiques impliqués dans les transitions optiques, y compris les états de surface éventuellement protégés topologiquement. Des simulations de la dynamique des porteurs sont envisagées en complément des expériences pompe-sonde.
QuickTera contribuera au développement de la technologie THz en proposant des matériaux actifs innovants et faciles à mettre en œuvre dans des dispositifs THz avancés.