能量转移增强 hBN-PbI2 异构结构中 VB- 缺陷的发射与量子感测
材料科学
2026-02-03 v1 光学
量子物理
摘要
二维材料中的自旋缺陷在量子信息技术和感测应用中具有巨大的潜力。负电荷硼空位 (VB-) 在六方硼氮化物 (hBN) 中因其对温度、磁场和压力的灵敏度而受到广泛关注。然而,其应用受限于其本质上微弱的光致发射 (photoluminescence, PL)。通过制造一种敏化供体层,铅氟化物 (PbI2),我们有效地放大了 VB- 的 PL 强度,可达 5-45 倍,同时保持与其他异构结构和 van der Waals 光电子平台的兼容性。hBN 与 PbI2 异构结处的 type-I 能带对齐使得有效的 exciton 迁移成为可能,同时抑制了反电子转移;此外,PbI2 发射与缺陷吸收之间的强光谱重叠支持了高效的荧光共振能量转移。ab initio 密度泛函理论 (DFT) 计算预测了一种提升吸收和发射的光子“踩踏” (photon-ratcheting) 机制,该机制在保持磁共振 (ODMR) 对比度的同时实现最小混合。实验上,该异构结构表现出增强的连续光谱 ODMR 灵敏度,并可作为外部磁场的精确探针。该工作为放大纳米材料中弱缺陷信号提供了概念验证,并为工程化其光学和磁学响应提供了新策略。
引用
@article{arxiv.2602.02256,
title = {Energy-Transfer-Enhanced Emission and Quantum Sensing of VB- Defects in hBN-PbI2 Heterostructures},
author = {Eveline Mayner and Yaroslav Zhumagulov and Cristian de Giorgio and Feihong Chu and Prabhu Swain and Georg Fantner and Andras Kis and Oleg Yazyev and Aleksandra Radenovic},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.02256},
year = {2026}
}
备注
15 pages, 5 figures