論文の概要: Surface quantum dots with pure, coherent, and blinking-free single photon emission

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.13387v1
• Date: Wed, 27 Jul 2022 09:14:56 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-03 07:58:24.186948
• Title: Surface quantum dots with pure, coherent, and blinking-free single photon emission
• Title（参考訳）: 純、コヒーレント、点滅のない単一光子放射を持つ表面量子ドット
• Authors: Xin Cao, Jingzhong Yang, Pengji Li, Tom Fandrich, Eddy P. Rugeramigabo, Vlastimil K\v{r}\'apek, Chenxi Ma, Frederik Benthin, Robert Keil, Benedikt Brechtken, Rolf J. Haug, Michael Oestreich, Yiteng Zhang, Constantin Schmidt, Zhao An, Michael Zopf, Fei Ding
• Abstract要約: エピタキシャル成長した量子ドットは、高性能な単一光子放出の最適候補である。 ここでは,半導体表面上で直接成長した量子ドットからの光学特性の完全復元を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.23894569907188
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The surface of semiconductor nanostructures has a major impact on their electronic and optical properties. Disorder and defects in the surface layer typically cause degradation of charge carrier transport and radiative recombination dynamics. However, surface vicinity is inevitable for many scalable nano-optical applications. Epitaxially grown quantum dots are the best candidate for high-performance single photon emission and show great potential for quantum technologies. Yet, these emitters only reveal their excellent properties if they are deeply embedded in a semiconductor host. Until today, quantum dots close to surfaces yield weak, broad, and unstable emissions. Here, we show the complete restoration of optical properties from quantum dots grown directly on a semiconductor surface. The vanishing luminescence from the as-grown sample turns into bright, ultra-stable, coherent and blinking-free single photon emission after sulphur passivation. Under quasi-resonant excitation, single photons are generated with 98.8% purity, 77% indistinguishability, linewidths down to 4 $\mu$eV and 99.69% persistency across 11 orders of magnitude in time. The emission is stable even after two years and when being subjected to nanomanufacturing processes. Some long-standing stumbling blocks for surface-dominated quantum dots are thereby removed, unveiling new possibilities for hybrid nano-devices and applications in quantum communication or sensing.
• Abstract（参考訳）: 半導体ナノ構造の表面は、電子的および光学的性質に大きな影響を与える。 表面層の障害と欠陥は典型的には荷電担体輸送の劣化と放射的再結合のダイナミクスを引き起こす。 しかし、多くのスケーラブルなナノ光学応用では表面近傍は避けられない。 エピタキシャル成長した量子ドットは、高性能な単一光子放出の最適候補であり、量子技術に大きな可能性を示す。 しかし、これらのエミッタは半導体ホストに深く埋め込まれている場合のみ、優れた性質を示す。 今日まで、表面に近い量子ドットは弱い、広く、不安定な放出をもたらす。 ここでは半導体表面上で直接成長した量子ドットから光学特性の完全な復元を示す。 as-grownサンプルからの消光発光は、硫黄のパッシベーション後に明るく、超安定で、コヒーレントで、瞬きのない単一光子に変化する。 準共鳴励起下では、単一光子は98.8%の純度、77%の識別不能、ライン幅は4ドルの\mu$ev、99.69%の持続性を持つ。 発光は2年後にも安定であり、ナノ製造プロセスの対象となる。 これにより、表面優位の量子ドットの長いブロックが取り除かれ、量子通信やセンシングにおけるハイブリッドナノデバイスや応用への新たな可能性が明らかにされる。

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