Scriptiebank overzicht

De inhoud van de scriptie moet confidentieel blijven.

Het uitlezen van qubits vindt plaats in het enkel-fotonregime. Daarom is versterking bij cryogene temperaturen noodzakelijk om de kwantuminformatie uit te lezen. Parametrische versterking vormt een veelbelovende methode, omdat het signaalversterking realiseert via gecontroleerde energieoverdracht in een niet-lineair medium met minimale toevoeging van ruis. Recent is aangetoond dat een dunne laag van het perovskiet SrTiO3 bij cryogene temperaturen een sterke tweede-orde niet-lineariteit vertoont in het optische domein. Vergelijkbaar niet-lineair gedrag wordt daarom verwacht in het RF-domein, wat SrTiO3 een geschikte kandidaat maakt voor parametrische versterking. Dit concept zou een alternatief kunnen vormen voor bestaande versterkers, zoals Josephson-parametrische versterkers (JPV) en kinetische inductie-parametrische versterkers (KIPV), die beperkingen kennen op het gebied van dynamisch bereik en gevoeligheid voor externe magnetische velden.

Dit project onderzoekt de haalbaarheid van een SrTiO3 parametrische versterker. Daartoe zijn de tweede- en derde-orde niet-lineaire susceptibiliteiten χ^(2) en χ^(3) gekarakteriseerd bij millikelvintemperaturen in het RF-domein. Het gevonden resultaat voor χ^(2) sluit goed aan bij een schatting op basis van de elektro-optische bijdrage. De waargenomen afhankelijkheid van de DC-spanning wordt toegeschreven aan de vorming van polarisatiedomeinen, die ontstaan door een voorkeursrichting van het centrale titaniumatoom in het SrTiO3-rooster.

Op basis van de gekwantificeerde niet-lineariteiten is een versterker ontworpen en geoptimaliseerd, en is de prestatie ervan theoretisch gemodelleerd. Dit voorspelt een sterke versterking met bandbreedtes met grootteordes van tientallen MHz, vergelijkbaar met JPV's en KIPV's. Dit type versterker is veelbelovend, aangezien het dynamisch bereik naar verwachting vergelijkbaar zal zijn met dat van KIPV's en zelfs groter dan dat van JPV's. Dit zou de voorgestelde versterker tot een competitief, ruisarm en cryogeen alternatief kunnen maken voor huidige technologieën. Experimentele bevestiging van deze voorspelde resultaten is echter nog noodzakelijk.

Metaal halogenide perovskieten zijn zachte halfgeleiders met uitzonderlijke opto-elektronische eigenschappen. Hun chemische veelzijdigheid maakt het mogelijk om hun foto fysische eigenschappen breed te modificeren via synthetisch en structureel design. In dit werk onderzoeken we het gebruik van een overgangsmetaal (Mn2+) en een lanthanide (Yb3+) als doteringsmiddel voor 2D- en 3D-perovskieten om hun fotoluminescentie te moduleren. Verder gebruiken we deze doteringscentra om de structuur van de gastheerperovskiet te onderzoeken.

We vinden dat Mn2+ en Yb3+ effectief zijn in het genereren van nieuwe emissie banden in het zichtbare (600nm) en het nabij-infrarood (1000nm) in vergelijking met on-gedoteerde perovskieten, wat veelbelovend is voor opto-elektronische toepassingen. Ook werd er geobserveerd dat structurele vervormingen van de perovskiet gastheer en de polariseerbaarheid van de halogenide een belangrijke rol spelen bij het vormgeven van de spectrale emissie en recombinatiedynamiek van het doteringsmiddel.

Perovskiet zonnecellen: Toekomst in hernieuwbare energie?Debatten rond het thema energie krijgen steeds meer aandacht in de hedendaagse maatschappij als gevolg van de alarmerende uitputting van conventionele en niet-hernieuwbare energiebronnen zoals steenkool, aardolie en aardgas. Gekoppeld aan de parallelle aantasting van het milieu bij het ontginnen van deze energiebronnen wordt de ontwikkeling van onuitputtelijke, groene en toch nog economisch gunstige energietechnologieën alsmaar relevanter.