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室溫下首次實現電驅動單光子源

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發表時間:2017-11-22 08:21來源:科技日報

       高品質的單光子源是實現光量子資訊技術的基礎。浙江大學光電學院方偉與化學系金一政、彭笑剛合作,首次實現了室溫下基於膠體量子點的電驅動高純度單光子源,為研發實用化、集成化的單光子源開闢出一條新路。該成果研究論文日前發表於《自然·通訊》雜誌上。

       太陽光、電燈等發出的都是“抱團”的光子,而單光子源在確定的時間內最多發射一個光子。方偉介紹,光子“單行”,才能實現量子通信、光量子電腦等新一代技術實現所必須依賴的量子效應。設計製造出可集成化、使用方便的理想的單光子源一直是科學家們追求的目標。2014年起,方偉等學者就嘗試用膠體量子點來製造新型的單光子源。

       膠體量子點是一種已知的發光性能極好的納米晶體材料。科學家要實現的目標是:如何讓單個量子點在室溫下通過電激發,高效地發出一個光子。在量子點中,如果電子與空穴複合,就會發出光子。由於通常狀態下,半導體材料中的電子比空穴“跑”得快得多,想要在單個量子點中製造和諧的“複合”,必須想辦法平衡兩者速率。

       在浙江大學現代光學儀器國家重點實驗室裏,一片片指甲蓋大小的透明器件,厚度不到一毫米的結構中,包含了巧妙的設計:他們將單個的膠體量子點用絕緣層包裹起來。這個絕緣層放慢了電子的“步伐”,同時也阻止了電子與空穴的直接複合而產生“雜光”。在2.6V電壓的驅動下,單個的膠體量子點成功被激發,螢幕上看到的針尖大小的亮點,正是膠體量子點發出的一個個“單行”的光子。


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