GaN 缺陷单光子发射体中由光学声子引起的退相干
材料科学
2023-10-09 v2 介观与纳米尺度物理
量子物理
摘要
在大多数单光子缺陷发射体（如 SiC 和金刚石中的发射体）中，与低能声学声子的相互作用决定了退相干率的温度依赖性，由此导致的 ZPL 随温度展宽服从幂律。GaN 在 600 nm 至 700 nm 波长范围内承载明亮且稳定的单光子发射体，即使在室温下也具有强 ZPL。本工作中，我们研究了与固体浸没透镜集成的 GaN 单光子发射体（SPE）的 ZPL 光谱的温度依赖性，以理解相关退相干机制。在约 50 K 以下，ZPL 线形为高斯型，ZPL 线宽与温度无关且由光谱扩散主导。高于约 50 K 时，线宽随温度单调增加，线形演化为洛伦兹型。非常值得注意的是，线宽的温度依赖性不服从幂律。我们提出一个模型，其中由弹性拉曼过程中光学声子的吸收/发射引起的退相干决定了线形与线宽的温度依赖性。我们的模型解释了本工作所探究的 10 K 至 270 K 整个温度范围内 ZPL 线宽与线形的温度依赖性。通过将模型拟合数据提取出的约 19 meV 光学声子能量与 GaN 中最低光学声子带（E2(low)）的约 18 meV 布里渊区中心能量极为吻合。我们的工作揭示了 GaN SPE 中线宽展宽的作用机制。由于低能光学声子带（E2(low)）是具有纤锌矿晶体结构的大多数 III-V 族氮化物（包括 hBN 和 AlN）的特征，我们预期所提机制在这些材料的缺陷发射体中也起重要作用。
引用
@article{arxiv.2206.12636,
title = {Decoherence by Optical Phonons in GaN Defect Single-Photon Emitters},
author = {Yifei Geng and Jialun Luo and Len van Deurzen and Huili and Xing and Debdeep Jena and Gregory David Fuchs and Farhan Rana},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.12636},
year = {2023}
}
备注
11 pages, 7 figures