Diamant–Nanophotonik

Analog zum elektronischen Transistor steuert ein photonischer Transistor ein starkes Lichtsignal durch ein schwaches 'Gate'-Feld. Ultimativ wird die Lichtausbreitung über die An- oder Abwesenheit eines einzelnen Photons bestimmt. Ein optischer Transistor wäre ein grundlegender Baustein in der optischen Signalübertragung und -verarbeitung an der Schnittstelle zwischen Licht und Materie. Allerdings ist die praktische Realisierung schwierig, weil die optische Nichtlinearität typischerweise zu gering ist, um auf dem Niveau einzelner Photonen wirksam zu werden. Die Kopplung Licht-Materie muss also deutlich verstärkt werden. Dies kann zum Beispiel mittels metallischer Nanoantennen und Mikroresonatorstrukturen geschehen. Als robuste Quantenemitter, die auch bei Raumtemperatur funktionieren, sollen Farbzentren in Diamant Verwendung finden. Wir untersuchen die Kopplung von einzelnen Farbzentren in Diamant an plasmonische Nanostrukturen und dielektrische Mikroresonatoren. Damit sollen neuartige nanophotonische Bauelemente demonstriert werden. Weiters wird die kontrollierte in-situ Erzeugung von Farbzentren auf Nickel- und Wolframbasis in Diamant mittels der Mikrowellenplasma- unterstützten chemischen Gasphasenabscheidung untersucht.