六角硼硝酸盐(H-BN)由于其令人难以置信的电气,热和机械性能而近期引起了很多关注。其化学成分导致其化学惰性和无毒性,这使其与石墨材料不同(1)。过去,H-BN由于其摩擦学特性,即摩擦,润滑,表面相互作用。例如,这些特性已被理论上有效为航天器上的涂层,因为其在高温下保持其结构的能力(2,3)。对H-BN的分析较小,因为六角硼氮化硼纳米片(BNNS)也很感兴趣。正如已经发现石墨材料具有广泛的应用程序一样,BNN也是如此。bnns可以用作癌症药物递送的一种方法,因为它比基于石墨烯的材料更具生物相容性和毒性,但保留了许多相同的特性(4)。还发现了在量子信息中使用H-BN的动机,将量子通信科学用作“单光子发射器”(5)。我们对H-BN的特定兴趣源于其在高温下用作紫外光探测器的理论上的使用(6)。
摘要:由于其二维性质及其在其较大的带隙内的托管缺陷的能力,六角硼硝酸盐正在迅速成为光子量子技术的平台,作为光子量子技术的平台,可以充当室温单个单光子发射器。在本审查论文中,我们概述了(1)硝化氢硼的结构,性质,生长和转移; (2)通过与从头算的计算相比,在光子量子技术中的应用计算中,颜色中心的颜色中心和缺陷分配; (3)用于颜色中心的电气调整和电荷控制的异质结构设备,构成了Photonic量子技术设备的基础。这篇评论的目的是为读者提供基于六角硼的光子量子量子技术的缺陷工程和装置制造进度的摘要。
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
尽管其重要性,但迄今为止缺乏散装H-BN热导率的复杂理论研究。在这项研究中,我们使用第一原理预测和玻尔兹曼传输方程在大量H-BN晶体中进行了热导率。我们考虑三个声子(3PH)散射,四弹子(4PH)散射和声子重归于。对于室温下的平面内和平面外向,我们的预测热导率分别为363和4.88 w/(m k)。进一步的分析表明,4PH散射降低了导热率,而声子重质化会削弱声子非谐度并增加导热率。最终,平面和非平面外导导率分别显示出有趣的t 0.627和t 0.568依赖关系,与传统1/t关系远离偏差。
六角硼硝化硼(HBN)作为固态,范德华的载体寄主是芯片量子光子光子学的单个光子发射器的宿主。在436 nm处发射的B-中心缺陷特别引人注目,因为它可以通过电子束照射产生。然而,发射极生成机制尚不清楚,该方法的鲁棒性是可变的,并且仅成功地应用于HBN的厚层(≫10 nm)。在这里,它用于原位时间分辨的阴极发光(CL)光谱法来研究B-中心产生的动力学。表明,B中心的产生伴随着在≈305nm处的碳相关发射的淬灭,并且这两个过程都是由HBN晶格中缺陷的电气迁移来限制的。它确定了限制发射极生成方法的效率和可重复性的问题,并使用优化的电子束参数和HBN预处理和后处理处理的组合来解决它们。在HBN液体中达到了B-Center量化的量子,以8 nm的形式阐明了负责电子束在HBN中的电子束重组的机制,并获得了识别b-Center量子量子量子发射机原子结构的识别的洞察力。
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。
量子密钥分发 (QKD) 被认为是各种潜在量子技术中最直接、最广泛实施的应用。QKD 通过使用光子作为信息载体,实现远距离用户之间共享密钥。目前正在进行的努力是以稳健、紧凑的方式在实践中实现这些协议,以便在各种现实场景中有效部署。固态材料中的单光子源 (SPS) 是这方面的主要候选者。本文展示了一种室温、离散变量量子密钥分发系统,该系统使用六方氮化硼中的明亮单光子源在自由空间中运行。采用易于互换的光子源系统,生成长度为一百万位的密钥和大约 70000 位的密钥,量子比特错误率为 6%,𝜺 安全性为 10-10。这项研究展示了利用 hBN 缺陷实现的第一个概念验证有限密钥 BB84 QKD 系统。
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摘要:托有室温单光子发射器(SPE)的二维六角硼(HBN)有望用于量子信息应用。朝着HBN实际应用的重要一步是按需,位置控制的SPE。报告的用于确定性创建HBN SPE的策略要么依赖于与综合光子学不兼容的基材纳米图案,要么利用可能引入不可预测的HBN损害或污染的辐射源。在这里,我们报告了一种无辐射和光刻的途径,以确定性地通过纳米引导使用原子力显微镜(AFM)激活HBN SPE。该方法适用于二氧化硅 - 硅底物上的hbn扁曲,可以很容易地集成到片上光子设备中。对于多个凹痕尺寸,所达到的SPE收率高于30%,并且在400 nm左右的凹痕显示最大产量为36%。我们的结果标志着HBN SPE与光子和等离子设备的确定性创建和整合的重要一步。关键字:HBN,单光子发射器,原子力显微镜,纳米凹痕,片上积分■简介