硅基衬底上高质量电信 O 波段 InGaAs 量子点的直接外延生长与确定性器件集成

半导体量子点（QDs）是光子量子技术的关键构建模块，能够实现实用的非经典光源。可扩展集成的一个核心挑战是在工业兼容的硅平台上直接外延生长高质量发射体。此外，对于基于光纤的长距离量子通信，电信 O 波段或 C 波段的发射是必不可少的。在此，我们展示了在硅上使用应变减薄层方法直接生长发射电信 O 波段的高质量 InGaAs/GaAs 量子点。通过原位电子束光刻技术实现了将单个量子点确定性集成到圆形布拉格光栅谐振腔中。所得器件表现出强烈的向外耦合增强，光子提取效率高达 $(40 \pm 2)\%$，与数值模拟高度吻合。这些结果突显了外延平台和光子纳米结构的高材料质量，以及发射体在谐振腔中心 20~nm 范围内的精确横向定位。在低温（4~K）和低激发功率（$0.027\times P_\text{sat}$）下，器件表现出优异的单光子纯度，超过 99\%。在 40~K 和 77~K 的较高温度下运行（兼容紧凑型斯特林制冷机和液氮冷却），表现出稳健的性能，在 77~K 时单光子纯度保持在 $(88.4 \pm 0.6)\%$。这些结果展示了一条通往硅基量子光源的实用且可扩展的途径，并为量子光子学与经典电子学的低成本制造和无缝集成提供了有希望的路径，代表了迈向大规模、芯片级量子信息系统的重要一步。