室温高纯度单光子发射源来自碳掺杂硼氮化物薄膜
应用物理
2025-07-02 v1 光学
量子物理
摘要
六方晶系硼氮化物(hBN)已成为在室温下产生高亮度且具有自旋-光子纠缠的单光子的优良载体材料。然而，提高其纯度、稳定性和可扩展性的挑战限制了其在量子技术中的应用。本文展示了通过脉冲激光沉积(PLD)方法直接生长碳掺杂的厘米级hBN薄膜，实现了高纯度且稳定的单光子发射器(SPE)。这些SPE在室温下工作，具有偏振发射，实现g(2)(0)值为0.015，这是目前报告的室温SPE中最低的价值，也是hBN SPE中取得的最低值。它还具有约50万个每秒的高亮度计数，持续运行超过15分钟的显著稳定性，以及45%的德布鲁斯-瓦尔系数。第一性原理计算揭示了独特的碳缺陷负责这些特性，这得益于PLD的低温合成和原位掺杂。我们的结果表明，实现了大规模生产高纯度、稳定hBN SPE的有效方法，为各种应用提供了可靠的量子光学源。
引用
@article{arxiv.2505.09556,
title = {Room-Temperature High-Purity Single Photon Emission from Carbon-Doped Boron Nitride Thin Films},
author = {Arka Chatterjee and Abhijit Biswas and Addis S. Fuhr and Tanguy Terlier and Bobby G. Sumpter and Pulickel M. Ajayan and Igor Aharonovich and Shengxi Huang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.09556},
year = {2025}
}