ZnSe量子阱结构中的二维光子晶体腔
材料科学
2024-02-26 v1
摘要
ZnSe及相关材料如ZnMgSe和ZnCdSe是用于光学介导的量子信息技术（如单光子源或自旋量子比特）的有前景的II-VI族衬底材料。将这些异质结构集成到光子晶体（PC）腔中能够实现进一步的改进，例如实现具有更高量子效率的珀塞尔增强单光子源。在此，我们报告了在新型AlAs支撑层上的应变ZnSe量子阱（QW）中成功实现了二维（2D）PC腔。这种方法克服了应变材料中PC膜制备的典型障碍，例如相应器件中的裂纹和应变弛豫。我们展示了在PC器件中实现所需的机械稳定性、完全的应变保持和有效的垂直光学限制。PC腔的结构分析显示出优异的刻蚀各向异性。此外，扫描透射电子显微镜中的元素映射证实了通过生长后湿法氧化将AlAs转化为AlOx，并揭示了PC中刻蚀侧壁处ZnMgSe的部分氧化。利用这些知识来定制FDTD模拟，并提取含少量氧的ZnMgSe色散关系。使用交叉偏振共振散射光谱对PC腔进行光学表征，验证了腔模的存在。模拟与测量的腔模能量之间的极好一致性证明了PC腔的广泛可调性，并证明了我们模型的相关性。在ZnSe材料系统中实现2D PC腔为ZnSe量子器件的未来发展奠定了坚实基础。
引用
@article{arxiv.2402.15349,
title = {Two-dimensional photonic crystal cavities in ZnSe quantum well structures},
author = {Siqi Qiao and Nils von den Driesch and Xi Chen and Stefan Trellenkamp and Florian Lentz and Christoph Krause and Benjamin Bennemann and Thorsten Brazda and James M. LeBeau and Alexander Pawlis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.15349},
year = {2024}
}