利用荧光分子的斯塔克位移光学检测石墨烯晶体管附近的电荷缺陷

二维晶体及其异质结构解锁了一类光子器件，将纳米光子学从纳米尺度降至原子尺度，此时量子效应变得重要。单光子发射体（SPEs）作为量子标记，与静电、热、磁或介电环境相关联，在量子光子学中处于核心地位。这一方面在二维晶体及其异质结构中令人兴奋，因为环境可以通过垂直堆叠或横向结构化（如莫尔或纳米图案化栅极）而急剧改变。为了进一步发展基于二维的量子光子器件，需要能够集成到各种器件几何形状中，并且可以单独、非破坏性且无需额外电极读出的量子标记。本文展示了如何使用亚GHz线宽的单光子发射体耦合到石墨烯器件，光学检测电荷载流子积累。我们利用单分子斯塔克效应，该效应对电荷斑（例如石墨烯边缘处的电荷斑）产生的电场敏感。相同的方法能够动态感知电子噪声，我们演示了偏置石墨烯器件中低频白噪声的光学读出。这里描述的方法可以进一步用于利用量子发射体标记探索二维异质结构中的电荷动力学。