Nanostruktury Epitaksjalne dla Fotoniki Podczerwieni

Kierownik

Grzegorz Sęk

Grzegorz Sęk

pok. 233, A-1
tel. 71 320 45 73

Wojciech Rudno-Rudziński

Wojciech Rudno-Rudziński

pok. 259, A-1
tel. 71 320 29 86

Paweł Podemski

Paweł Podemski

pok. 259, A-1
tel. 71 320 29 86

Krzysztof Ryczko

Krzysztof Ryczko

pok. 319, A-1
tel. 71 320 23 29

Agata Kotulska

Agata Kotulska

pok. 438, A-1
tel. 71 320 33 64

Anna Musiał

Anna Musiał

pok. 231B, A-1
tel. 71 320 30 02

Paweł Wyborski

Paweł Wyborski (urlop)

pok. 440, A-1
tel. 71 320 38 19

Doktoranci

Tomasz Gzyl

Tomasz Gzyl

pok. 37/6, A-1

Anna Penkała

Anna Penkała

pok. 37/6, A-1

Maja Wasiluk

Maja Wasiluk

pok. 440, A-1
tel. 71 320 38 19

Bartosz Kamiński

Bartosz Kamiński

Bartosz Kosiński

Paulina Szott

Paulina Szott

Badania

Badania koncentrują się na zastosowaniu uzupełniających się technik spektroskopii optycznej do badań nanostruktur epitaksjalnych, głównie kropek kwantowych (QD), dedykowanych dla urządzeń optoelektronicznych pracujących w zakresie bliskiej podczerwieni, ze szczególnym uwzględnieniem okien telekomunikacyjnych. Badania dotyczą zarówno zespołów kropek kwantowych, z perspektywą zastosowania ich jako materiału aktywnego w laserach telekomunikacyjnych lub wzmacniaczach optycznych, jak i pojedynczych emiterów kwantowych, badanych jako potencjalne źródła pojedynczych fotonów i splątanych fotonów do komunikacji kwantowej, z wykorzystaniem istniejącej infrastruktury światłowodowej.

Spektroskopia fotoodbiciowa (PR), wariant techniki modulacyjno-absorpcyjnej, jest stosowana do określania hierarchii stanów uwięzionych, fotoluminescencja (PL) daje wgląd w jakość optyczną struktur i ich właściwości emisyjne, spektroskopia wzbudzenia fotoluminescencji (PLE) umożliwia badanie procesów transferu nośników. Oprócz eksperymentów na zespołach kropek, grupa przeprowadza również pomiary PL i PLE na pojedynczych emiterach, również w zewnętrznym polu magnetycznym. Po wstępnej analizie zależności mocy i polaryzacji linii emisyjnych z nanoobiektów, odpowiedni kandydaci przechodzą bardziej zaawansowane badania za pomocą spektroskopii korelacyjnej w trybie Hanbury’ego-Browna i Twissa w celu określenia statystyk emisji, w szczególności w celu zbadania nieklasycznego charakteru emisji. W przypadku kaskad wielofotonowych oceniane jest potencjalne splątanie kwantowe. Wyniki eksperymentów są poparte obliczeniami k∙p w 8 pasmach dla realistycznych geometrii emiterów.


 

2025

Photoluminescence properties of type-II GaSb/GaAs quantum rings
Shumithira Gandan, Anna J. Musiał, Wojciech Rudno-Rudziński, Marek G. Mikulicz, Denise Montesdeoca, Michael Schmidt, Juan S. D. Morales, Andrew J. Marshall, A. Krier, Peter J. Carrington, Grzegorz Sęk
Advanced Photonics Research. 2025, vol. 6, nr 12, art. 2500125, s. 3-9

Probing electron spin dynamics in single telecom InAs(P)/InP quantum dots using the Hanle effect
Maja Wasiluk, Helena Janowska, Anna J. Musiał, Johann P. Reithmaier, Mohamed Benyoucef, Wojciech Rudno-Rudziński
Applied Physics Letters. 2025, vol. 127, nr 20, art. 204001, s. 1-7

Monolithic integration of sub-50 nm III–V nano-heterostructures on Si (001) for telecom photonics
Alisha Nanwani, Paweł D. Wyborski, Michael S. Seifner, Shima Kadkhodazadeh, Grzegorz Sęk, Kresten Yvind, Paweł Holewa, Elizaveta S. Semenova
Advanced Optical Materials. 2025, vol. 13, nr 15, art. 2403419, s. 1-9

High-reflectivity homoepitaxial distributed Bragg reflectors for photonic applications
Helena Janowska, Anna J. Musiał, Grzegorz Sęk
Optical Materials Express 2025, vol. 15, nr 11, s. 2984-2995

Thermal equilibrium of light-matter interaction in InGaAs/GaAs quantum wells
Paweł D. Wyborski, Artur Broda, Iwona Sankowska, Tomasz Czyszanowski, Jan Muszalski, Maciej M. Pieczarka
Journal of Luminescence. 2025, vol. 286, art. 121403, s. 1-5

Optical properties and dynamics of direct and spatially and momentum indirect excitons in AlGaAs/AlAs quantum wells
Dąbrówka Biegańska, Maciej M. Pieczarka, Krzysztof Ryczko, Maciej Kubisa, Sebastian Klembt, Sven Höfling, Christian Schneider, Marcin G. Syperek
Scientific Reports. 2025, vol. 15, art. 18071, s. 1-12

Experiment and 𝑘·𝑝 analysis of the luminescence from modulation-doped CdTe/(Cd,Mg)Te quantum wells in magnetic fields
Wiktoria Solarska, Mikołaj Grymuza, Maciej Kubisa, Krzysztof Ryczko, P. Pfeffer, Krzysztof P. Korona, K. Karpierz, Dmitriy Yavorskiy, Zbigniew Adamus, Tomasz Wojtowicz, Jerzy Łusakowski
Physical Review. B. 2025, vol. 112, art. 045413, s. 1-13

A fiber-pigtailed quantum dot device generating indistinguishable photons at GHz clock-rates
Lucas Rickert, Kinga Żołnacz, Daniel A. Vajner, Martin von. Helversen, Sven Rodt, Stephan Reitzenstein, Hanqing Liu, Shulun Li, Haiqiao Ni, Paweł D. Wyborski, Grzegorz Sęk, Anna J. Musiał, Zhichuan Niu, Tobias Heindel
Nanophotonics. 2025, vol. 14, nr 11, s. 1795-1808

Transfer learning and the early estimation of single-photon source quality using machine learning methods
David Jacob. Kedziora, Anna J. Musiał, Wojciech Rudno-Rudziński, Bogdan Gabryś
Machine Learning: Science and Technology. 2025, vol. 6, nr 2, art. 025014, s. 1-23

Growth and characterization of atypical InGaAs/GaAs quantum dots optimized for room temperature emission in the 935-955 nm range for laser-based water vapor detection
Paulina Maria. Szott, Sarthak Tripathi, Sandeep Gorantla, Floriana Laudani, Kartik Gaur, Sven Rodt, Anna J. Musiał, Wojciech Rudno-Rudziński, Jan Misiewicz, Stephan Reitzenstein, Grzegorz Sęk
Optical Materials Express. 2025, vol. 15, nr 6, s. 1342-1355

Spin-momentum locking as a source of spin-splitting anisotropy in inverted HgTe quantum wells
Maciej Kubisa, Krzysztof Ryczko
New Journal of Physics. 2025, vol. 27, nr 4, art. 013006, s. 1-6

High optical anisotropy of the GaSb/Ga(x)In(1-x)As(y)Sb(1-y) interface
Michał D. Rygała, Jakub M. Ziembicki, Tristan Smołka, Andreas Bader, Georg Knebl, Andreas Pfenning, Krzysztof Ryczko, Fabian Hartmann, Paweł Scharoch, Grzegorz Sęk, Sven Höfling, Marcin Motyka
Physical Review Applied. 2025, vol. 23, nr 1, art. 014058, s. 1-14

2024

Effects of Dislocation Filtering Layers on Optical Properties of Third Telecom Window Emitting InAs/InGaAlAs Quantum Dots Grown on Silicon Substrates
W. Rudno-Rudziński, M. Gawełczyk, P. Podemski, E. Cybula, S. Gorantla, R. Balasubramanian, V. Sichkovskyi, A. J. Willinger, G. Eisenstein, J. P. Reithmaier, G. Sęk
ACS Applied Materials & Interfaces 16, 51150 (2024)

Zincblende InAsxP1–x /InP Quantum Dot Nanowires for Telecom Wavelength Emission
G. Bucci, V. Zannier, F. Rossi, A. Musiał, J. Boniecki, G. Sęk, L. Sorba
ACS Applied Materials & Interfaces 16, 26491 (2024)

On-Demand Generation of Indistinguishable Photons in the Telecom C-Band Using Quantum Dot Devices
D. A. Vajner, P. Holewa, E. Zięba-Ostój, M. Wasiluk, M. von Helversen, A. Sakanas, A. Huck, K. Yvind, N. Gregersen, A. Musiał, M. Syperek, E. Semenova, and T. Heindel
ACS Photonics 11, 339 (2024)

Heterogeneous integration of single InAs/InP quantum dots with the SOI chip using direct bonding
M. Burakowski, P. Holewa, P. Mrowiński, A. Sakanas, A. Musiał, G. Sęk, K. Yvind, E. Semenova, and M. Syperek
Optics Express 32, 10874 (2024)

14 – Fiber-coupled solid-state-based single-photon sources
A. Musiał, G. Sęk, P.-I. Schneider, S. Reitzenstein
Woodhead Publishing, Specialty Optical Fibers: Materials, Fabrication Technology, and Applications 345 (2024)
Editor(s): Mário F.S. Ferreira, Mukul Chandra Paul

High-throughput quantum photonic devices emitting indistinguishable photons in the telecom C-band
P. Holewa, D. A. Vajner, E. Zięba-Ostój, M. Wasiluk, B. Gaál, A. Sakanas, M. Burakowski, P. Mrowiński, B. Krajnik, M. Xiong, K. Yvind, N. Gregersen, A. Musiał, A. Huck, T. Heindel, M. Syperek, E. Semenova
Nature Communications 15(1), 3358 (2024)

2023

Harnessing data augmentation to quantify uncertainty in the early estimation of single-photon source quality
D.J. Kedziora, A. Musiał, W. Rudno-Rudziński, B. Gabrys
Machine Learning: Science and Technology 4, 045042 (2023)

Enhancement of quantum cascade laser intersubband transitions via coupling to resonant discrete photonic modes of subwavelength gratings
M. Mikulicz, M. Rygała, T. Smołka, M. Janczak, M. Badura, A. Łozińska, A. Wolf, M. Emmerling, B. Ściana, S. Höfling, T. Czyszanowski, G. Sęk, and M. Motyka
Optics Express 31, 26898 (2023)

Monolithic high contrast grating on GaSb/AlAsSb based epitaxial structures for mid-infrared wavelength applications
A. Schade, A. Bader, T. Huber, S. Kuhn, T. Czyszanowski, A. Pfenning, M. Rygała, T. Smołka, M. Motyka, G. Sęk, F. Hartmann, and S. Höfling
Optics Express 31, 16025 (2023)

Telecom Wavelengths InP-Based Quantum Dots for Quantum Communication
M. Benyoucef, A. Musiał
Photonic Quantum Technologies: Science and Applications 1-2, 465 (2023)

Xenon-plasma focused ion beam processing of photonic microstructures with GaAs-based quantum dots
M. Jaworski, A. Chudzyńska, P. Mrowiński, J. Prażmowska-Czajka, W. Kijaszek, J. Große, S. Rodt, S. Reitzenstein, and G. Sęk
Optical Materials Express 13, 2845 (2023)

Impact of MBE-grown (In,Ga)As/GaAs metamorphic buffers on excitonic and optical properties of single quantum dots with single-photon emission tuned to the telecom range
P. Wyborski, M. Gawełczyk, P. Podemski, P. A. Wroński, M. Pawlyta, S. Gorantla, F. Jabeen, S. Höfling, and G. Sęk
Phys. Rev. Applied 20, 044009 (2023)

High-resolution X-ray diffraction to probe quantum dot asymmetry
J. Serafińczuk, W. Rudno-Rudziński, M. Gawełczyk, P. Podemski, K. Parzyszek, A. Piejko, V. Sichkovskyi, J.P. Reithmaier, G. Sęk
Measurement 221, 113451 (2023)

Distributed Bragg Reflector–Mediated Excitation of InAs/InP Quantum Dots Emitting in the Telecom C-Band
A. Musiał, M. Wasiluk, M. Gawełczyk, J. P. Reithmaier, M. Benyoucef, G. Sęk, W. Rudno-Rudziński
Phys. Status Solidi RRL 2300063 (2023)

Optimization of heterogeneously integrated InP-Si on-chip photonic components
P. Mrowiński, P. Holewa, A. Sakanas, G. Sęk, E. S. Semenova, M. Syperek
Optics Express 31, 1541 (2023)

2022

Efficient emission in the telecom range from quantum dots embedded in photonic structures fabricated by focused ion beam milling
M. Jaworski, A. Chudzyńska, P. Mrowiński, G. Sęk
Acta Physica Polonica A 142, 662 (2022)

Diamagnetic coefficients and g-factors of InAs/InGaAlAs quantum dashes emitting at telecom wavelengths
M. Burakowski, P. Mrowiński, M. Gawełczyk, J. P. Reithmaier, S. Höfling, G. Sęk
Journal of Applied Physics 132, 144301 (2022)

Interdash coupling within dense ensembles of quantum dashes: comparison of InAs/(In,Al,Ga)As/InP and InAs/(In,Al)As/InP systems
P. Holewa, M. Gawełczyk, A. Maryński, K. Ryczko, V. Liverini, M. Beck, J. Faist, G. Sęk, M. Syperek
Physical Review Applied 17, 054028 (2022)

Crossover from exciton‑polariton condensation to photon lasing in an optical trap
M. Pieczarka, D. Biegańska, C. Schneider, S. Höfling, S. Klembt, G. Sęk, M. Syperek
Optics Express 30, 17070 (2022)

Temperature dependence of refractive indices of Al0.9Ga0.1As and In0.53Al0.1Ga0.37As in the telecommunication spectral range
A. Zielińska, A. Musiał, P. Wyborski, M. Kuniej, T. Heuser, N. Srocka, J. Große, J. P. Reithmaier, M. Benyoucef, S. Rodt, S. Reitzenstein, W. Rudno-Rudziński
Optics Express 30, 20225 (2022) (Editor’s Pick)

A quantum key distribution testbed using a plug&play telecom‑wavelength single‑photon source featured
T. Gao, L. Rickert, F. Urban, J. Große, N. Srocka, S. Rodt, A. Musiał, K. Żołnacz, P. Mergo, K. Dybka, W. Urbańczyk, G. Sȩk, S. Burger, S. Reitzenstein, T. Heindel
Applied Physics Reviews 9, 011412 (2022)

Electronic and Optical Properties of InAs QDs Grown by MBE on InGaAs Metamorphic Buffer
P. Wyborski, P. Podemski, P. A. Wroński, F. Jabeen, S. Höfling, G. Sęk
Materials 15, 1-15 (2022)

Towards interband cascade lasers on InP substrate
K. Ryczko, J. Andrzejewski, G. Sęk
Materials 15, 1-10 (2022)

2021

Peculiarities in optical response of hybrid-barrier GaSb/InAs/AlSb resonant tunneling diode structure
M. Dyksik, M. Motyka, M. Rygała, A. Pfenning, F. Hartmann, R. Weih, L. Worschech, S. Höfling, G. Sęk
Optica Applicata 51, 171-180 (2021)

Distributed Bragg Reflector Emitting at 3rd Telecom Window Grown by Molecular Beam Epitaxy,
T. Smołka, K. Posmyk, M. Wasiluk, P. Wyborski, M. Gawełczyk, P. Mrowiński, M. Mikulicz, A. Zielińska, J. P. Reithmaier, A. Musiał, M. Benyoucef,
Materials 14, 6270 (2021)

Spin memory effect in charged single telecom quantum dots
P. Podemski, M. Gawełczyk, P. Wyborski, H. Salamon, M. Burakowski, A. Musiał, J. P. Reithmaier, M. Benyoucef, G. Sęk
Optics Express 29, 34024-34034 (2021)

Metamorphic buffer layer platform for 1550 nm single-photon sources grown by MBE on (100) GaAs substrate
P. Wroński, P. Wyborski, A. Musiał, P. Podemski, G. Sęk, S. Höfling, F. Jabeen
Materials 14, 1-9 (2021)

Interband cascade active region with ultra-broad gain in the mid-infrared range
K. Ryczko, A. Zielińska, G. Sęk
Materials 14, 1-10 (2021)

InP-based single-photon sources operating at telecom C-band with increased extraction efficiency
A. Musiał, M. Mikulicz, P. Mrowiński, A. Zielińska, P. Sitarek, P. Wyborski, M. Kuniej, J. P. Reithmaier, G. Sęk, M. Benyoucef
Applied Physics Letters 118, 221101 (2021)

InP-Substrate-Based Quantum Dashes on a DBR as Single-Photon Emitters at the Third Telecommunication Window
P. Wyborski, A. Musiał, P. Mrowiński, P. Podemski, V. Baumann, P. Wroński, F. Jabeen, S. Höfling, G. Sęk
Materials 14(4), 759 (2021)