《室溫工作的氮化物量子點單光子源機理研究》是依託北京大學，由王新強擔任負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：室溫工作的氮化物量子點單光子源機理研究
- 外文名：Study on single-photon source mechanism of NITRIDE QUANTUM DOTS at room temperature
- 項目負責人：王新強
- 依託單位：北京大學
- 項目類別：聯合基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
單光子發射是量子通訊中量子比特傳輸、量子線性光學計算和量子密碼學的重要組成部分。量子點單光子源被公認是實現確定性量子光源和固態體系量子計算機最有前途的方向之一。III族氮化物量子點不但具有很好的熱穩定性和抗化學腐蝕能力、發光波長從深紫外到近紅外波段寬幅度可調，而且具有較大的激子束縛能，可以實現單光子源的室溫工作。本項目將利用分子束外延（MBE）技術生長GaN原子層量子阱結構，研究其外延生長動力學，研究強受限GaN/AlGaN原子層量子阱結構的精細能帶結構和應變狀態；採用自上而下的微納加工技術路線將GaN/AlGaN原子層量子阱結構製備成周期性排列的具有規則形狀的陣列納米線，形成耦合GaN/AlGaN量子點的納米線陣列結構，實現優異的三維限制，進而製備出基於強受限GaN量子點的室溫工作紫外單光子源，深入研究單光子源的輻射複合機理、頻率依賴關係、溫度特性和單光子發射效率的提升機制。
結題摘要
量子點單光子源被公認是實現確定性量子光源和固態體系量子計算機最有前途的方向之一。III族氮化物量子點不但具有很好的熱穩定性和抗化學腐蝕能力、發光波長從深紫外到近紅外波段寬幅度可調，而且具有較大的激子束縛能，可以實現單光子源的室溫工作。本項目利用分子束外延（MBE）技術深入研究了GaN/AlGaN原子層結構的外延生長動力學，揭示了GaN原子層外延生長規律，實現了高質量、強受限GaN原子層量子阱結構的可控生長。採用了“自上而下”的微納加工技術將GaN/AlGaN原子層量子阱結構製備成周期性排列的具有規則形狀的陣列納米線，形成耦合GaN/AlGaN量子點的納米線陣列結構，實現優異的三維限制，納米線直徑55 nm，進而製備出基於強受限GaN量子點的單光子源結構。同時利用“自下而上”的自組裝技術製備了GaN/AlN量子點耦合納米線結構，並利用STEM-CL獲得了耦合量子點發光性質在時間、空間的上的超高分辨表征，16 K下量子點發光峰在287 nm附近，半峰寬小於18 meV。基於傳統自組裝納米線生長工藝，我們創新性地提出利用熱分解+再生長的方式來實現強受限InGaN/GaN量子點耦合納米線結構，並通過HBT二階相關度測試驗證了其單光子發射特性，獲得低溫下發射光子的二階相關度g2(0)因子為0.061±0.04；採用了GaN點缺陷來實現室溫單光子發射，實現室溫近紅外波段的單光子發射，波長在750 nm附近，HBT測試表明實現了室溫下的反聚束效應，扣除本底前二階相關度g2(0)因子為0.39；通過本項目的實施為III族氮化物量子點單光子源的實用化奠定基礎。
