最近在二维材料中发现的量子发射器为量子信息集成光子器件开辟了新的前景。这些应用中的大多数都要求发射的光子是不可区分的,而这在二维材料中仍然难以实现。在这里,我们研究了利用电子束在六方氮化硼中产生的量子发射器的双光子干涉。我们在非共振激发下测量了 Hong-Ou-Mandel 干涉仪中零声子线光子的相关性。我们发现发射的光子在 3 纳秒的时间窗口内表现出 0.44 ± 0.11 的部分不可区分性,这对应于考虑不完美发射器纯度后的校正值 0.56 ± 0.11。 Hong-Ou-Mandel 可见度与后选择时间窗口宽度的相关性使我们能够估计发射器的失相时间约为 1.5 纳秒,约为自发辐射设定的极限的一半。使用 Purcell 效应和当前的 2D 材料光子学,可见度可达到 90% 以上。
摘要:从量子传感到量子计算,量子发射器在众多应用中必不可少。六方氮化硼 (hBN) 量子发射器是迄今为止最有前途的固态平台之一,因为它们具有高亮度和稳定性以及自旋-光子界面的可能性。然而,对单光子发射器 (SPE) 的物理起源的理解仍然有限。在这里,我们报告了整个可见光谱中 hBN 中的密集 SPE,并提出证据表明大多数这些 SPE 可以通过供体-受体对 (DAP) 很好地解释。基于 DAP 跃迁生成机制,我们计算了它们的波长指纹,与实验观察到的光致发光光谱非常匹配。我们的工作为物理理解 hBN 中的 SPE 及其在量子技术中的应用迈出了一步。关键词:六方氮化硼、单光子发射器、供体-受体对、量子光学■简介
k -1。六角硼硝化硼(H-BN)木制的含量是有望用于下一代电子热管理的热导电材料。这些电绝缘但热导导的H-BN平流可以作为热填料掺入,以将高𝜿赋予聚合物基于聚合物的复合材料。嵌入了几层H-BN(FLH-BN)植物的基于纤维素的复合材料,实现了使用成本效率和可伸缩程序制备的A liby21.7 W m-1 K-1。该值比在嵌入了大量H-BN的复合材料中观察到的值高5倍(BH-BN,𝜿≈4.5w m-1 k-1),表明在H-BN聚合物组合的H 𝜿 𝜿上,FLH-BN的上i上i上的益处。当用作热界面材料(TIM)的糊剂时,与在同一H-BN负载下的BH-BN综合材料相比,在功率密度(H)下,以2.48 W CM-2的功率密度(H)将最高温度(T MAX)降低24.5°C。结果提供了一种有效的方法,可以改善TIMS的基于纤维素的热糊剂的𝜿,并证明了它们在集成电路(ICS)和高功率电子设备中的热量耗散的生存能力。
5 澳大利亚悉尼科技大学变革性元光学系统卓越中心,澳大利亚新南威尔士州乌尔蒂莫 2007 年,澳大利亚 * 这些作者的贡献相同。 通讯作者 igor.aharonovich@uts.edu.au 摘要 六方氮化硼 (hBN) 中的色心已经成为集成量子光子学的有吸引力的竞争者。在这项工作中,我们对在蓝色光谱范围内发射的 hBN 单个发射器进行了详细的光物理分析。发射器采用不同的电子束辐照和退火条件制造,并表现出以 436 nm 为中心的窄带发光。光子统计以及严格的光动力学分析揭示了发射器的势能级结构,这表明缺乏亚稳态,理论分析也支持这一点。潜在缺陷可以具有在 hBN 带隙下半部分具有完全占据缺陷态和在带隙上半部分具有空缺陷态的电子结构。总的来说,我们的研究结果对于理解 hBN 中新兴蓝色量子发射器系列的光物理特性非常重要,因为它们是可扩展量子光子应用的潜在来源。简介单光子发射器 (SPE) 被广泛认为是建立和部署量子通信和计算的关键推动者,这涉及按需生成高纯度单光子发射 1-3 。六方氮化硼 (hBN) 因其独特的性质而备受关注,包括以 6 eV 为中心的宽层相关带隙、高激子结合能、存在光学活性自旋缺陷以及能够承载室温 (RT) 亮 SPE 4-11 。hBN 还因其用作深紫外范围的新兴光电材料而备受关注 12 。最近,通过阴极发光 (CL) 测量发现了在蓝色光谱范围内发射的 hBN 色心,称为“蓝色发射器” 13 。这组发射器通常显示超亮、光谱稳定和窄带发射,其零声子线 (ZPL) 始终以 436 nm 为中心 13, 14 。结果表明,这些缺陷与 4.1 eV 处的特征紫外线发射密切相关 9, 14-16 。对 hBN 进行预辐照,例如在氮气气氛中进行高温退火,可产生更高的特征紫外线发射产量,从而产生更多的蓝色色心 15 。此外,在低温下,与 hBN 中的其他量子发射器相比,这些缺陷具有稳定的发射,线宽为亚 GHz,光谱扩散最小 15 。最近,两
我们报告了在六方氮化硼封装的双栅极单层 WS2 中的电子传输测量结果。使用从室温到 1.5 K 工作的栅极欧姆接触,我们测量了本征电导率和载流子密度随温度和栅极偏压的变化。本征电子迁移率在室温下为 100 cm2/(Vs),在 1.5 K 下为 2000 cm2/(Vs)。迁移率在高温下表现出强烈的温度依赖性,与声子散射主导的载流子传输一致。在低温下,由于杂质和长程库仑散射,迁移率达到饱和。单层 WS2 中声子散射的第一性原理计算与实验结果高度一致,表明我们接近这些二维层中传输的本征极限。
摘要:光量子技术有望彻底改变当今的信息处理和传感器。许多量子应用的关键是纯单光子的有效来源。对于用于此类应用的量子发射器,或对于相互耦合的不同量子系统,量子发射器的光发射波长需要进行定制。在这里,我们使用密度泛函理论来计算和操纵二维材料六方氮化硼中荧光缺陷的跃迁能量。我们的计算采用 HSE06 函数,它使我们能够准确预测 267 种不同缺陷的电子能带结构。此外,使用应变调谐,我们可以定制合适量子发射器的光跃迁能量,以精确匹配量子技术应用。因此,我们不仅提供了为特定应用制造发射器的指南,而且还提供了一条有希望的途径来定制可以耦合到其他固态量子比特系统(例如金刚石中的色心)的量子发射器。
采用光学显微镜方法对二维 (2D) 材料中的缺陷进行纳米级表征是光子片上器件的关键步骤。为了提高分析吞吐量,最近开发了基于波导的片上成像平台。然而,它们固有的缺点是必须将 2D 材料从生长基底转移到成像芯片,这会引入污染,可能会改变表征结果。在这里,我们提出了一种独特的方法来规避这些不足,即直接在氮化硅芯片上生长一种广泛使用的 2D 材料(六方氮化硼,hBN),并对完整的原生材料中的缺陷进行光学表征。我们将直接生长方法与标准湿转移法进行了比较,并证实了直接生长的明显优势。虽然在当前工作中用 hBN 进行了演示,但该方法很容易扩展到其他 2D 材料。
六方氮化硼 (hBN) 是一种重要的绝缘体,被纳入众多二维电子、光电和光子器件中。天然 hBN 是 20% 10 B 和 80% 11 B 同位素的混合物,而单同位素 hBN 则是一种仅含单一硼同位素(10 B 或 11 B)的变体。因此,单同位素 hBN 具有更高的热导率和更强的中子吸收率(就 h 10 BN 而言),使其非常适合用作中子探测器、纳米柔性电子设备中的热管理材料和基于声子极化的纳米光子学。在这里,我们使用含有单一硼同位素和氮的硼粉合成了近似单同位素的 hBN,并在大气压下从 Fe-Cr 金属熔剂中生长出单晶。剪切(≤1.3 cm -1 )和层内(≤3.3 cm -1 )模式的拉曼峰较窄,表明晶体高度有序。在光致发光光谱中,声子辅助跃迁峰的存在也表明晶体质量很高。这种生长方案使我们能够消除 4.1 eV 处的发射。这项工作为研究同位素效应的基本特性和高性能 hBN 器件提供了一种新材料。
悉尼科技大学土木与环境工程学院,悉尼,新南威尔士州 2007,澳大利亚 韩睿,研究生 东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室,沈阳 110819,中国,悉尼科技大学土木与环境工程学院,悉尼,新南威尔士州 2007,澳大利亚,*Andrew Nattestad,DECRA 研究员 ARC 电子材料科学卓越中心,智能聚合物研究所,澳大利亚创新材料研究所,伍伦贡大学,伍伦贡,新南威尔士州 2525,澳大利亚,anattest@uow.edu.au (A. Nattestad),0000-0002-1311-8951 *孙旭东,教授 东北大学轧制技术与自动化国家重点实验室,沈阳 110819,中国,xdsun@neu.edu.cn (X. Sun) *黄振国,副教授 教授
碳纳米管已被广泛研究。它们的直径和手性赋予它们半导体和金属特性,使其在单电子晶体管、气体存储材料和磁制冷机等纳米级器件中具有吸引力 [1]。此外,一些研究集中于氮化硼 (BN) 纳米材料,包括 BN 纳米管、BN 纳米胶囊、BN 纳米颗粒和 BN 簇。BN 纳米管的结构类似于碳纳米管,由交替的硼原子和氮原子组成,它们完全取代石墨状薄片中的碳原子,原子间距变化很小。1981 年,Ishii 等人报道发现了具有竹子状结构的一维氮化硼 (BN) 纳米结构,他们将其称为 BN 晶须 [2]。然而,直到 1994 年,才首次在理论研究中提出了具有完美管状结构的 BN 纳米结构的存在 [3],之后才于 1995 年通过电弧放电合成。在随后的几年中,大部分研究都集中在合成氮化硼纳米管 (BNNT) 和表征其结构上。近年来,人们对氮化硼纳米管 (BNNT) 的兴趣日益浓厚,因为它们在所有配置中都具有半导体特性,具有较宽的带隙。这些特性使它们特别适合开发紫外发光装置和太阳能电池中的各种应用。此外,它们在极端条件下保持稳定光电特性的能力为新材料开辟了新方向。