二维层状材料中的单光子发射器与氮化硅光子芯片的集成
光学
2019-10-09 v1 量子物理
摘要
光子集成电路（PICs）能够实现光学量子电路的小型化，因为多种光学与电子功能可集成于同一芯片上。单光子发射器（SPEs）是此类量子电路的核心构建模块，并已发展出多种将 PICs 与含 SPEs 的宿主材料接口的方法。嵌入二维过渡金属硫族化合物的 SPEs 具有独特性质，使其成为尤其引人注目的 PIC 集成 SPEs。它们可轻易与 PICs 接口并堆叠以构建复杂异质结构。由于发射器嵌入于单层中，不存在全内反射，从而无需任何额外加工即可实现极高光提取效率，并允许宿主与底层 PIC 之间高效单光子传输。此外，基于二维的 SPEs 阵列可通过 STEM 图案化或应变工程确定性地制备。最后，具有高通量晶圆级均匀性的二维材料正变得更易获取，从而可在晶圆级与底层 PICs 匹配。本文报道了将 WSe 单层集成到氮化硅（SiN）芯片上的工作。我们展示了 SPEs 与 SiN 波导导模的耦合，并研究了通过将二维 SPE 与集成介质腔接口如何使片上单光子提取最大化。我们的方法允许使用优化的 PIC 平台而无需对宿主材料额外加工。结合改进的晶圆级 CVD 二维材料生长，该方法为可扩展量子光子芯片提供了一条有前景的路径。
引用
@article{arxiv.1904.08841,
title = {Integration of Single Photon Emitters in 2D Layered Materials with a Silicon Nitride Photonic Chip},
author = {Frédéric Peyskens and Chitraleema Chakraborty and Muhammad Muneeb and Dries Van Thourhout and Dirk Englund},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.08841},
year = {2019}
}