論文の概要: Quantum dots emission enhancement via coupling with an epsilon-near-zero sublayer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.09477v1
- Date: Thu, 11 Sep 2025 14:05:35 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-12 16:52:24.416519
- Title: Quantum dots emission enhancement via coupling with an epsilon-near-zero sublayer
- Title（参考訳）: Epsilon-Near-zeroサブ層との結合による量子ドット放出促進
- Authors: S. Stengel, A. B. Solanki, H. Ather, P. G. Chen, J. I. Choi, B. M. Triplett, M. Ozlu, K. R. Choi, A. Senichev, W. Jaffray, A. S. Lagutchev, L. Caspani, M. Clerici, L. Razzari, R. Morandotti, M. Ferrera, A. Boltasseva, V. M. Shalaev,
- Abstract要約: 量子ドットを近ゼロインデックス(NZI)環境に結合することで、光学性能を向上させることが示されている。
量子ドットをエプシロン近傍のスペクトル領域に結合すると、54時間の発光寿命が減少することを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum emitters operating at telecom wavelengths are essential for the advancement of quantum technologies, particularly in the development of integrated on-chip devices for quantum computing, communication, and sensing. Coupling resonant structures to a near-zero-index (NZI) environment has been shown to enhance their optical performance by both increasing spontaneous emission rates and improving emission directionality. In this work, we comparatively study emission characteristics of colloidal PbS/CdS (core/shell) quantum dots at telecom wavelengths on different substrates, where two different sets of quantum dots emitting within and outside the epsilon-near-zero region are deposited on both glass and indium tin oxide (ITO) substrates. Our results demonstrate that coupling quantum dots to the epsilon-near-zero spectral region results in a reduction of photoluminescence lifetime of 54~times, a 7.5-fold increase in saturation intensity, and a relative emission cone narrowing from 17.6{\deg} to 10.3{\deg}. These results underline the strong dependence of quantum dot emission properties on the spectral overlap with the epsilon-near-zero condition, highlighting the potential of transparent conducting oxides (TCOs), such as ITO, for integration into next-generation quantum photonic devices. Due to their CMOS compatibility, fabrication tunability, and high thermal and optical damage thresholds, TCO NZI materials offer a robust platform for scalable and high-performance quantum optical systems operating within the telecom bandwidth.
- Abstract（参考訳）: テレコム波長で動作する量子エミッタは、特に量子コンピューティング、通信、センシングのための集積オンチップデバイスの開発において、量子技術の進歩に不可欠である。
共振構造を近ゼロ指数(NZI)環境に結合させることにより、自発放出率の増大と発光方向の改善による光学性能の向上が示されている。
本研究では,コロイド型PbS/CdS(コア/シェル)量子ドットの電子放出特性を異なる基板上で比較検討した。
その結果, 量子ドットをエプシロン近傍のスペクトル領域に結合させることで, 光発光寿命が54〜時間減少し, 飽和強度が7.5倍に増加し, 相対放出円錐が17.6{\degから10.3{\degに狭まることがわかった。
これらの結果は、Epsilon-near-zero条件とスペクトルの重なり合いに対する量子ドット放出特性の強い依存性を明らかにし、次世代の量子フォトニクスデバイスに統合するために、ITOのような透明導電性酸化物(TCO)のポテンシャルを強調した。
CMOSの互換性、製造調整性、高熱的および光的損傷閾値のため、TCO NZI材料はテレコム帯域内で動作するスケーラブルで高性能な量子光学系のための堅牢なプラットフォームを提供する。
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