共价功能化范德华异质结构的高温量子发射
材料科学
2025-10-09 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
二维（2D）过渡金属二硫族化物（TMDs）因原子缺陷产生的单光子发射（SPE）而成为量子信息应用中极具吸引力的纳米材料，其中主要是二硒化钨（WSe2）单层。缺陷与应变工程技术已被开发出来，以在 WSe2 中产生高纯度、确定性定位的 SPE。然而，应用这些技术的一个主要挑战是观察缺陷束缚的 TMD 激子发射需要极低温度，这通常将 SPE 限制在 T<30 K。在更高温度下的 SPE 要么会丧失纯度，要么需要集成到如光腔等复杂器件中。在此，我们将二维异质结构工程与分子功能化相结合，在应变 WSe2 中实现了持续至 T=90 K 以上的高纯度（>90%）SPE。在层状 WSe2/石墨异质结构中，石墨的共价重氮功能化将高纯度维持至 T=90 K，并将单光子源完整性维持至 T=115 K。该方法保留了 WSe2 SPE 的最佳特性，同时将工作温度提高至典型范围的三倍以上。这项工作展示了表面功能化与异质结构设计协同改善量子发射特性的多功能性，并为二维材料 SPE 现象提供了新见解。
引用
@article{arxiv.2506.20847,
title = {High Temperature Quantum Emission from Covalently Functionalized van der Waals Heterostructures},
author = {S. Carin Gavin and Hsun-Jen Chuang and Anushka Dasgupta and Moumita Kar and Kathleen M. McCreary and Sung-Joon Lee and M. Iqbal Bakti Utama and Xiangzhi Li and George C. Schatz and Tobin J. Marks and Mark C. Hersam and Berend T. Jonker and Nathaniel P. Stern},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.20847},
year = {2025}
}
备注
7 pages, 6 figures