六方石墨烯中缺陷态的预测性设计：面向电信波段的量子发射
材料科学
2026-01-06 v1
摘要
基于缺陷的单光子发射器 (SPE) 在六方碳化硼 (h-BN) 中被视为集成量子光子学的有前景平台；然而，缺乏在电信波长范围内工作的发射器，仍是光纤量子通信中的关键限制。本文针对 monolayer h-BN 中的碳基和硅基点缺陷，作为单光子发射器候选器进行调查。我们采用混合密度泛函理论、受限激发态松弛和生成函数方法进行光致发射计算。我们计算了零热力学线 (ZPL) 能量、辐射寿命、Huang-Rhys (HR) 因子以及光致发射谱线形状，以筛选光学性能。所有缺陷都具有负形成能，表明其在热力学上是稳定的；五个候选器表现出适中电子-声子耦合 (HR < 5)，表明其发射线宽窄。这些发射器覆盖从可见光到电信波段的宽广光谱范围，包括近红外的 C 基中心，最值得注意的是 Si2BVN 缺陷——该缺陷被首次预测为在 monolayer h-BN 中可支持电信 C 波段 (1554 nm) 的单光子发射。含空位复合物具有自旋 1/2 基态，使其与集成光子学和腔光子平台兼容。对 ZPL 能量、电子-声子耦合和辐射寿命的综合分析，为在可见到电信波长范围内实现从 h-BN 中的自旋活性单光子发射器的实验实现提供了具体目标。
引用
@article{arxiv.2601.02068,
title = {Predictive Design of Defect States in Hexagonal Boron Nitride for Telecommunication-Band Quantum Emission},
author = {Kerem Anar and Berna Akgenc Hanedar and Roya Kavkhani and Mehmet Cengiz Onbasli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.02068},
year = {2026}
}