无序工程混合等离子体腔用于hBN缺陷发射控制
光学
2026-04-13 v2 应用物理
量子物理
摘要
hBN（六方氮化硼）中基于缺陷的量子发射器因其在室温下稳定的单光子发射而成为可扩展量子光子学的有前景的构建模块。然而，提高其发射强度并控制衰变动力学仍是重要挑战。本研究展示了一种低成本、可扩展的制造方法，将等离子体纳米腔与hBN纳米片集成。通过热凹沉积工艺，我们实现了两种不同的配置：一种是hBN片上随机Ag纳米粒子（AgNPs），另一种是AgNPs位于支撑于金/硅氧化物（Au/SiO2）基底上的hBN片上形成的混合等离子体纳米腔。虽然hBN上无AgNPs的配置可实现最高可将荧光（PL）强度提高近两个数量级，并缩短发射器寿命，但混合纳米腔体结构提供了可观的、最高可达100倍的PL增强，并在多个发射器上实现更好的均匀性，无需确定性定位。有限差分时域（FDTD）仿真和时滞PL测量确认了尺寸依赖的衰变动力学和腔-发射器相互作用。该灵活的解决方案克服了包括材料集成、发射强度优化和光谱复用等关键量子光子器件开发挑战。未来工作将探索其在集成光子电路中承载单片量子系统和hBN基准无标签单分子检测的潜在应用。
引用
@article{arxiv.2506.14517,
title = {Disorder-Engineered Hybrid Plasmonic Cavities for Emission Control of Defects in hBN},
author = {Sinan Genc and Oguzhan Yucel and Furkan Aglarci and Carlos Rodriguez-Fernandez and Alpay Yilmaz and Humeyra Caglayan and Serkan Ates and Alpan Bek},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.14517},
year = {2026}
}