研究目的
展示在300K高温下运行、具有高亮度和高纯度的氮化镓量子点单光子发射器，并探究限制单光子源关键性能指标的因素。
研究成果
硅衬底上的氮化镓量子点可在300K温度下实现高亮度、高纯度的单光子发射。其性能受激子与双激子发射光谱重叠的影响，较小尺寸的量子点因在更高能级发光而展现出室温应用的潜力。
研究不足
单光子纯度主要受与双激子发射的光谱重叠影响，其性能取决于发射线宽与双激子结合能之间的平衡。
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基于硅上氮化镓量子点实现300K下明亮纯净的单光子发射器
DOI：10.1021/acsphotonics.0c00310
期刊：ACS Photonics
出版年份：2020
更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要：
基于III族氮化物半导体的量子点因其较大的激子结合能，在非低温条件下实现单光子发射具有广阔前景。本研究展示了在300K温度下工作的GaN量子点单光子发射器，其g(2)(0)值为0.17±0.08。该温度下单光子发射率可达10^6 s?1，同时保持g(2)(0)≤0.5。我们的成果是通过硅衬底上平面AlN层中生长的GaN量子点实现的，这为未来与光学波导和腔体的集成提供了可行路径。这些样品可用于探究单光子源关键性能指标（如亮度和单光子纯度）的限制因素。虽然大激子结合能确保了高亮度，但单光子纯度主要受双激子发射光谱重叠的影响。因此，GaN量子点作为单光子发射器的性能取决于发射线宽与双激子结合能的平衡。发射能量超过4.2eV的小尺寸GaN量子点是未来室温应用的潜力候选者，因为此时双激子结合能与约55meV的平均发射线宽相当。
作者：
Sebastian Tamariz，Gordon Callsen，Johann Stachurski，Kanako Shojiki，Rapha?l Butté，Nicolas Grandjean
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