X切薄膜锂硼酸盐中离子植入的镱离子:发光与低温响应
光学
2025-11-07 v1 介观与纳米尺度物理
材料科学
摘要
本研究提出了一种针对 X 切薄膜锂硼酸盐 (TFLN) 的确定性 Er3+ 掺杂方法，采用具有亚 100 nm 空间精度的聚焦离子束 (FIB) 植入，使其能够无缝集成到用于锂硼酸盐集成纳米光子学的这一技术上相关的平台中。来自植入区域的光致发光 (PL) 测量显示，与 bulk Er 掺杂锂硼酸盐相符的 Stark 分裂 4f-4f 跃迁，表明晶格占据方式相似。从 300 K 到 5 K 的温度依赖 PL 测量显示，至约 50 K 时仍表现出常规行为，随后发光强度和寿命显著下降。这种异常现象归因于在低温下锂硼酸盐对热电响应的抑制，这会影响局部电场，从而影响 Er3+ 的发光。PL 响应对 980 nm 激发光的调制频率和偏振的灵敏度也与热效应和内部场在薄膜中产生的可能机制相符。结果表明，实现对 TFLN 最广泛使用的切向进行 Er3+ 离子靶向掺杂的方法，为其在低温量子器件中的应用提供了重要考虑因素。
引用
@article{arxiv.2511.04442,
title = {Ion-Implanted Erbium in X-cut Thin-film Lithium Niobate: Luminescence and Low-Temperature Response},
author = {Daniel Blight and Mason Adshead and Alessandro Prencipe and Mayam Sanaee and Katia Gallo and Richard J Curry},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.04442},
year = {2025}
}
备注
12 pages, 5 figures