超薄二极管中电荷可调近表面自组装量子点的窄光学线宽与自旋泵浦

我们在嵌入于 $162.5\,\text{nm}$ 薄二极管结构中的单个自组装 InGaAs 量子点上展示了完全电荷控制、窄光学线宽和光学自旋泵浦。这些量子点距离顶部 GaAs 表面仅 $88\,\text{nm}$。我们设计并实现了一种 p-i-n-i-n 二极管，允许在接近零外加偏压下对量子点进行单电子充电。在运行中，流经器件的电流极小，从而产生低噪声。在共振荧光中，我们测量到低于 $2\,\mu\text{eV}$ 的光学线宽，仅比变换极限高两倍。在 Faraday 构型的 $0.5\,\text{T}$ 磁场中观察到了清晰的光学自旋泵浦。我们提出该设计是确保自组装量子点优势——高度相干的单光子产生、超快光学自旋操控——在量子纳米光子学和纳米声子学应用所需的薄二极管中得以发挥的理想方案。