@article{RudnoRudzińskiSyperekAndrezejewskietal.2017,
  author    = {Rudno-Rudziński, W. and Syperek, M. and Andrezejewski, J. and Maryński, A. and Misiewicz, J. and Somers, A. and H{\"o}fling, S. and Reithmaier, J. P. and Sęk, G.},
  title     = {Carrier delocalization in InAs/InGaAlAs/InP quantum-dash-based tunnel injection system for 1.55 μm emission},
  series = {AIP Advances},
  volume    = {7},
  journal   = {AIP Advances},
  number    = {1},
  doi       = {10.1063/1.4975634},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-181787},
  year      = {2017},
  abstract  = {We have investigated optical properties of hybrid two-dimensional-zero-dimensional (2D-0D) tunnel structures containing strongly elongated InAs/InP(001) quantum dots (called quantum dashes), emitting at 1.55 μm. These quantum dashes (QDashes) are separated by a 2.3 nm-width barrier from an InGaAs quantum well (QW), lattice matched to InP. We have tailored quantum-mechanical coupling between the states confined in QDashes and a QW by changing the QW thickness. By combining modulation spectroscopy and photoluminescence excitation, we have determined the energies of all relevant optical transitions in the system and proven the carrier transfer from the QW to the QDashes, which is the fundamental requirement for the tunnel injection scheme. A transformation between 0D and mixed-type 2D-0D character of an electron and a hole confinement in the ground state of the hybrid system have been probed by time-resolved photoluminescence that revealed considerable changes in PL decay time with the QW width changes. The experimental discoveries have been explained by band structure calculations in the framework of the eight-band k·p model showing that they are driven by delocalization of the lowest energy hole state. The hole delocalization process from the 0D QDash confinement is unfavorable for optical devices based on such tunnel injection structures.},
  language  = {en}
}
@article{WrońskiWyborskiMusiałetal.2021,
  author    = {Wroński, Piotr Andrzej and Wyborski, Paweł and Musiał, Anna and Podemski, Paweł and Sęk, Grzegorz and H{\"o}fling, Sven and Jabeen, Fauzia},
  title     = {Metamorphic Buffer Layer Platform for 1550 nm Single-Photon Sources Grown by MBE on (100) GaAs Substrate},
  series = {Materials},
  volume    = {14},
  journal   = {Materials},
  number    = {18},
  issn      = {1996-1944},
  doi       = {10.3390/ma14185221},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-246145},
  year      = {2021},
  abstract  = {We demonstrate single-photon emission with a low probability of multiphoton events of 5\% in the C-band of telecommunication spectral range of standard silica fibers from molecular beam epitaxy grown (100)-GaAs-based structure with InAs quantum dots (QDs) on a metamorphic buffer layer. For this purpose, we propose and implement graded In content digitally alloyed InGaAs metamorphic buffer layer with maximal In content of 42\% and GaAs/AlAs distributed Bragg reflector underneath to enhance the extraction efficiency of QD emission. The fundamental limit of the emission rate for the investigated structures is 0.5 GHz based on an emission lifetime of 1.95 ns determined from time-resolved photoluminescence. We prove the relevance of a proposed technology platform for the realization of non-classical light sources in the context of fiber-based quantum communication applications.},
  language  = {en}
}
@article{vanLoockAltBecheretal.2020,
  author    = {van Loock, Peter and Alt, Wolfgang and Becher, Christoph and Benson, Oliver and Boche, Holger and Deppe, Christian and Eschner, J{\"u}rgen and H{\"o}fling, Sven and Meschede, Dieter and Michler, Peter and Schmidt, Frank and Weinfurter, Harald},
  title     = {Extending Quantum Links: Modules for Fiber- and Memory-Based Quantum Repeaters},
  series = {Advanced Quantum Technologies},
  volume    = {3},
  journal   = {Advanced Quantum Technologies},
  number    = {11},
  doi       = {10.1002/qute.201900141},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-228322},
  year      = {2020},
  abstract  = {Elementary building blocks for quantum repeaters based on fiber channels and memory stations are analyzed. Implementations are considered for three different physical platforms, for which suitable components are available: quantum dots, trapped atoms and ions, and color centers in diamond. The performances of basic quantum repeater links for these platforms are evaluated and compared, both for present-day, state-of-the-art experimental parameters as well as for parameters that can in principle be reached in the future. The ultimate goal is to experimentally explore regimes at intermediate distances—up to a few 100 km—in which the repeater-assisted secret key transmission rates exceed the maximal rate achievable via direct transmission. Two different protocols are considered, one of which is better adapted to the higher source clock rate and lower memory coherence time of the quantum dot platform, while the other circumvents the need of writing photonic quantum states into the memories in a heralded, nondestructive fashion. The elementary building blocks and protocols can be connected in a modular form to construct a quantum repeater system that is potentially scalable to large distances.},
  language  = {en}
}
@article{HeIffLundtetal.2016,
  author    = {He, Yu-Ming and Iff, Oliver and Lundt, Nils and Baumann, Vasilij and Davanco, Marcelo and Srinivasan, Kartik and H{\"o}fling, Sven and Schneider, Christian},
  title     = {Cascaded emission of single photons from the biexciton in monolayered WSe\(_{2}\)},
  series = {Nature Communications},
  volume    = {7},
  journal   = {Nature Communications},
  doi       = {10.1038/ncomms13409},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-169363},
  year      = {2016},
  abstract  = {Monolayers of transition metal dichalcogenide materials emerged as a new material class to study excitonic effects in solid state, as they benefit from enormous Coulomb correlations between electrons and holes. Especially in WSe\(_{2}\), sharp emission features have been observed at cryogenic temperatures, which act as single photon sources. Tight exciton localization has been assumed to induce an anharmonic excitation spectrum; however, the evidence of the hypothesis, namely the demonstration of a localized biexciton, is elusive. Here we unambiguously demonstrate the existence of a localized biexciton in a monolayer of WSe\(_{2}\), which triggers an emission cascade of single photons. The biexciton is identified by its time-resolved photoluminescence, superlinearity and distinct polarization in micro-photoluminescence experiments. We evidence the cascaded nature of the emission process in a cross-correlation experiment, which yields a strong bunching behaviour. Our work paves the way to a new generation of quantum optics experiments with two-dimensional semiconductors.},
  language  = {en}
}
@article{HargartRoyChoudhuryJohnetal.2016,
  author    = {Hargart, F and Roy-Choudhury, K and John, T and Portalupi, S L and Schneider, C and H{\"o}fling, S and Kamp, M and Hughes, S and Michler, P},
  title     = {Probing different regimes of strong field light-matter interaction with semiconductor quantum dots and few cavity photons},
  series = {New Journal of Physics},
  volume    = {18},
  journal   = {New Journal of Physics},
  doi       = {10.1088/1367-2630/aa5198},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-166278},
  year      = {2016},
  abstract  = {In this work we present an extensive experimental and theoretical investigation of different regimes of strong field light-matter interaction for cavity-driven quantum dot (QD) cavity systems. The electric field enhancement inside a high-Q micropillar cavity facilitates exceptionally strong interaction with few cavity photons, enabling the simultaneous investigation for a wide range of QD-laser detuning. In case of a resonant drive, the formation of dressed states and a Mollow triplet sideband splitting of up to 45 μeV is measured for amean cavity photon number <n\(_c\)>\(\leq\) 1. In the asymptotic limit of the linear ACStark effect we systematically investigate the power and detuning dependence of more than 400 QDs. Some QD-cavity systems exhibit an unexpected anomalous Stark shift, which can be explained by an extended dressed 4-levelQDmodel.Weprovide a detailed analysis of the QD-cavity systems properties enabling this novel effect. The experimental results are successfully reproduced using a polaron master equation approach for the QD-cavity system, which includes the driving laser field, exciton-cavity and exciton-phonon interactions},
  language  = {en}
}
@article{RauHeindelUnsleberetal.2014,
  author    = {Rau, Markus and Heindel, Tobias and Unsleber, Sebastian and Braun, Tristan and Fischer, Julian and Frick, Stefan and Nauerth, Sebastian and Schneider, Christian and Vest, Gwenaelle and Reitzenstein, Stephan and Kamp, Martin and Forchel, Alfred and H{\"o}fling, Sven and Weinfurter, Harald},
  title     = {Free space quantum key distribution over 500 meters using electrically driven quantum dot single-photon sources-a proof of principle experiment},
  series = {New Journal of Physics},
  volume    = {16},
  journal   = {New Journal of Physics},
  number    = {043003},
  doi       = {10.1088/1367-2630/16/4/043003},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-116760},
  year      = {2014},
  abstract  = {Highly efficient single-photon sources (SPS) can increase the secure key rate of quantum key distribution (QKD) systems compared to conventional attenuated laser systems. Here we report on a free space QKD test using an electrically driven quantum dot single-photon source (QD SPS) that does not require a separate laser setup for optical pumping and thus allows for a simple and compact SPS QKD system. We describe its implementation in our 500 m free space QKD system in downtown Munich. Emulating a BB84 protocol operating at a repetition rate of 125 MHz, we could achieve sifted key rates of 5-17 kHz with error ratios of 6-9\% and g((2))(0)-values of 0.39-0.76.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Dembski2007,
  author    = {Dembski, Sofia Viktorovna},
  title     = {Synthese und Charakterisierung von II-VI-Halbleiter-Nanopartikeln in unterschiedlicher Umgebung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-22066},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Gegenstand dieser Arbeit ist die Synthese und Charakterisierung von II-VI-Halbleiter-Nanopartikeln (NP) in unterschiedlicher Umgebung. Aufgrund des großen Oberfl{\"a}che-zu-Volumen-Verh{\"a}ltnisses werden Partikeleigenschaften stark durch ihre Oberfl{\"a}che und die Wechselwirkung mit der Umgebung beeinflusst. Zuerst wurden strukturierte CdSe und CdSe/ZnS-Kern-Schale Nanopartikel durch eine organometallische Synthese in koordinierenden L{\"o}sungsmitteln hergestellt. Die optischen und elektronischen Eigenschaften wurden mittels Absorptions-(UV/VIS)-, Fluoreszenz- und konfokaler Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie (FCS) untersucht. Die Ermittlung der Kristallstruktur erfolgte durch hochaufl{\"o}sende Transmissionselektronenmikroskopie (HRTEM) und R{\"o}ntgenpulverdiffraktometrie (XRD). Die experimentellen XRD Resultate wurden durch Simulationen mittels der Debye-Formel sowie Berechnung einer Paarverteilungsfunktion (PDF) f{\"u}r die verschiedenen Nanopartikel-Modelle ausgewertet. Somit konnten die Partikelgr{\"o}ße, -form und die Kristallstruktur ermittelt werden. Ramanspektroskopische Untersuchungen ergaben Informationen {\"u}ber die Zusammensetzung des anorganischen Partikelkerns sowie seiner stabilisierenden Ligandenh{\"u}lle. Aufbauend auf diesen Ergebnissen aus unterschiedlichen spektroskopischen und mikroskopischen Methoden konnte ein Struktur-Modell f{\"u}r die Kern-Schale Nanopartikel entwickelt werden. Dabei ist ein prolater wurtzitischer CdSe-Kern mit einer segmentartigen, l{\"u}ckenhaften ZnS-Schale beschichtet, die eine Zinkblende-Struktur aufweist. Zur Untersuchung der Umgebungseffekte wurden die CdSe- und CdSe/ZnS-Halbleiter-NP mit hydrophilen Liganden funktionalisiert, reversibel mit einer Polymerh{\"u}lle beschichtet sowie kontrolliert in Silica-Kolloide eingebettet (Multikernpartikel). Somit konnten die Nanopartikel in unterschiedlich polaren und apolaren L{\"o}sungsmitteln stabilisiert und charakterisiert werden. Im Hinblick auf die Anwendungen von Halbleiter-NP als Marker in den Lebenswissenschaften wurde die Biokompatibilit{\"a}t und die lichtinduzierte Fluoreszenzverst{\"a}rkung von Polymer-beschichteten II-VI-Halbleiter-NP und CdSe/ZnS-dotierten Silica-Kolloiden in unterschiedlichen Umgebungen untersucht. Mit Hilfe der erhaltenen Resultate ist ein neues qualitatives Modell f{\"u}r die lichtinduzierten Aktivierungs- und Desaktivierungsprozesse in Multikernpartikeln entwickelt worden. Ein weiterer Aspekt dieser Arbeit war die Untersuchung der lokalen elektronischen Struktur von II-VI-Halbleiter-NP in unterschiedlichen Umgebungen durch elementspezifische Anregung mit weicher R{\"o}ntgenstrahlung. Dazu wurde ein Verfahren weiterentwickelt, das es erlaubt, einzelne gespeicherte feste und fl{\"u}ssige Nanopartikel substratfrei mit Hilfe von Synchrotronstrahlung zu analysieren. Dar{\"u}ber hinaus wurde die R{\"o}ntgenabsorptionsfeinstruktur von deponierten CdSe/ZnS-dotierten Silica-Kolloiden durch die Messung der r{\"o}ntgenangeregten optischen Fluoreszenz (XEOL) bzw. durch die Bestimmung der totalen Elektronenausbeute (TEY) untersucht.},
  subject      = {Zwei-Sechs-Halbleiter},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Krebs2004,
  author    = {Krebs, Roland},
  title     = {Herstellung und Charakterisierung von kanten- und vertikalemittierenden (Ga)InAs/Ga(In)As-Quantenpunkt(laser)strukturen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-11328},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Im Vergleich zu Quantenfilmlasern haben Quantenpunktlaser (unter anderem) die Vorteile, dass kleinere Schwellenstr{\"o}me zu erreichen sind und die Emissionswellenl{\"a}nge {\"u}ber einen gr{\"o}ßeren Bereich abgestimmt werden kann, da diese aufgrund der Gr{\"o}ßenfluktuation im Quantenpunktensemble {\"u}ber ein breites Verst{\"a}rkungsspektrum verf{\"u}gen. Ziel des ersten Teils der Arbeit war es, monomodige 1.3 µm Quantenpunktlaser f{\"u}r Telekommunikationsanwendungen herzustellen und deren Eigenschaften zu optimieren. Es wurden sechs Quantenpunktschichten als aktive Zone in Laserstrukturen mit verbreitertem Wellenleiter eingebettet. Eine Messung der optischen Verst{\"a}rkung einer solchen Laserstruktur mit sechs Quantenpunktschichten ergab einen Wert von 16.6 1/cm (f{\"u}r den Grundzustands{\"u}bergang) bei einer Stromdichte von 850 A/cm^2. Dadurch ist Laserbetrieb auf dem Grundzustand bis zu einer Resonatorl{\"a}nge von 0.8 mm m{\"o}glich. F{\"u}r eine Laserstruktur mit sechs asymmetrischen DWELL-Schichten und optimierten Wachstumsparametern ergab sich eine Transparenzstromdichte von etwa 20 A/cm^2 pro Quantenpunktschicht und eine interne Quanteneffizienz von 0.47 bei einer internen Absorption von 1.0 1/cm. Aus den Laserproben wurden außerdem Stegwellenleiterlaser hergestellt. Mit einem 0.8 mm x 4 µm großen Bauteil konnte im gepulsten Betrieb Laseroszillation bis zu einer Rekordtemperatur von 156 °C gezeigt werden. 400 µm x 4 µm große Bauteile mit hochreflektierenden Spiegelverg{\"u}tungen wiesen im Dauerstrichbetrieb Schwellenstr{\"o}me um 6 mA und externe Quanteneffizienzen an der Frontfacette von 0.23 W/A auf. F{\"u}r Telekommunikationsanwendungen werden Bauteile ben{\"o}tigt, die lateral und longitudinal monomodig emittieren. Bei kantenemittierenden Lasern kann dies durch das DFB-Prinzip (DFB: distributed feedback) erreicht werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die weltweit ersten DFB-Laser auf der Basis von 1.3 µm Quantenpunktlaserstrukturen hergestellt. Dazu wurden lateral zu den Stegen durch Elektronenstrahllithographie Metallgitter definiert, die durch Absorption die Modenselektion bewirken. Dank des etwa 100 nm breiten Verst{\"a}rkungsspektrums der Laserstrukturen konnte eine Verstimmung der Emissionswellenl{\"a}nge {\"u}ber einen Wellenl{\"a}ngenbereich von 80 nm ohne signifikante Verschlechterung der Bauteildaten erzielt werden. Anhand der 0.8 mm langen Bauteile wurden die weltweit ersten ochfrequenzmessungen an Lasern dieser Art durchgef{\"u}hrt. F{\"u}r Quantenpunktlaser sind theoretisch aufgrund der hohen differentiellen Verst{\"a}rkung kleine statische Linienbreiten und ein kleiner Chirp zu erwarten. Dies zeigte sich auch im Experiment. Der zweite Teil der Arbeit befasst sich mit vertikal emittierenden Quantenpunktstrukturen. Ziel dieses Teils der Arbeit war es, Quantenpunkt-VCSEL mit dotierten Spiegeln zun{\"a}chst im Wellenl{\"a}ngenbereich um 1 µm herzustellen und auf dieser Basis die Realisierbarkeit von 1.3 µm Quantenpunkt-VCSELn zu untersuchen. Zun{\"a}chst wurden undotierte Mikroresonatorstrukturen f{\"u}r Grundlagenuntersuchungen hergestellt, um die Qualit{\"a}t der Spiegelschichten zu testen und zu optimieren. Diese Strukturen bestanden aus 23.5 Perioden von Spiegelschichten aus AlAs und GaAs im unteren DBR (DBR: Distributed Bragg Reflector), einer lambda-dicken Kavit{\"a}t aus GaAs mit einer Quantenpunktschicht im Zentrum und einem oberen DBR mit 20 Perioden. Es konnten Resonatoren mit sehr hohen G{\"u}ten {\"u}ber 8000 realisiert werden. F{\"u}r die weiteren Arbeiten hinsichtlich der Herstellung von Quantenpunkt-VCSEL-Strukturen haben die Untersuchungen an den Mikroresonatorstrukturen gezeigt, dass es an der verwendeten MBE-Anlage m{\"o}glich ist, qualitativ sehr hochwertige Spiegelstrukturen herzustellen. Aufbauend auf den Ergebnissen, die aus der Herstellung und Charakterisierung der Mikroresonatorstrukturen gewonnen worden waren, wurden nun Quantenpunkt-VCSEL-Strukturen hergestellt. Es wurden Strukturen mit 17.5 Perioden im unteren und 21 Perioden im oberen DBR sowie mit 20.5 Perioden im unteren und 30 Perioden im oberen DBR hergestellt. Erwartungsgem{\"a}ß zeigten die VCSEL mit der h{\"o}heren Spiegelanzahl auch die besseren Bauteildaten. Um VCSEL auch im Dauerstrich betreiben zu k{\"o}nnen, wurden Bauteile mit Oxidapertur hergestellt. Dazu wurden bei 30 µm großen Mesen die beiden Aperturschichten aus AlAs auf beiden Seiten der Kavit{\"a}t zur Strompfadbegrenzung bis auf 6 µm einoxidiert. Es konnte gezeigt werden, dass die Realisierung von Quantenpunkt-VCSELn im Wellenl{\"a}ngenbereich um 1 µm mit komplett dotierten Spiegeln ohne gr{\"o}ßere Abstriche bei den Bauteildaten m{\"o}glich ist. Bei der Realisierung von 1.3 µm Quantenpunkt-VCSELn mit dotierten Spiegeln bereitet die im Vergleich zu den Absorptionsverlusten geringe optische Verst{\"a}rkung Probleme.},
  subject      = {Drei-F{\"u}nf-Halbleiter},
  language  = {de}
}