光学主动电信发射器的最新演示表明,硅是固态量子光子平台的引人注目的候选者。尤其是,在常规的热退火后,已在富含碳的硅中显示了称为G中心的缺陷的制造。然而,这些发射器在晶圆尺度上的高收益受控制造仍然需要鉴定合适的热力学途径,从而在离子植入后激活其激活。在这里,我们证明了纳秒脉冲激光退火时高纯硅底物中G中心的激活。该提出的方法通过供应短的非平稳脉冲来实现G中心的非侵入性,局部激活,从而克服了与发射器的结构性亚元能力相关的常规快速热退火的局限性。有限元的分析突出了该技术的强大非平稳性,提供了与常规更长的热处理相对于常规的较长热处理的根本不同的缺陷工程能力,为嵌入在集成光子电路和波导的集成光子电路和波导中的发射器的直接和受控制造铺平了道路。
硅发光复合缺陷已被认为是基于在电信波长下工作的自旋和光子自由度的量子技术的潜在平台。它们在复杂设备中的集成仍处于起步阶段,并且主要集中在光萃取和指导上。在这里,通过应变工程来解决与碳相关杂质的电子状态(G-Centers)的控制。通过将它们嵌入绝缘体上的硅斑块中,并以罪恶将它们嵌入[001]和[110]方向上,并显示出对零声子线(ZPL)的受控分裂,这是由压电镜理论框架所解释的。分裂可以大至18 MeV,并且通过选择贴片大小或在贴片上的不同位置移动来调整它。一些分裂的,紧张的ZPL几乎完全极化,相对于平流区域,它们的总体强度可提高7倍,而它们的重组动力学略有影响,因为缺乏purcell效应。该技术可以扩展到其他杂质和基于SI的设备,例如悬浮桥,光子晶体微腔,MIE谐振器和集成的光子电路。
稀土发射器已在集成的光学源中研究了一段时间,作为激光源[1]和带有眼镜[2,3]或聚合物[4]的波导放大器。最近,它们被整合到互补的金属氧化物半导体(CMOS)驱动或兼容的SI光子芯片中,作为激光源[5],放大器[6,7]以及调节剂[8,9]。稀土发射器为开发新的主动光学功能的可能性提供了许多可能性,该功能最初集中于第四组[10]或III-V材料[11,12]。然而,需要在硅平台上的有效掺入(例如粘结[13],掩盖沉积[5,14],额外的层[15]或蚀刻[16,17],需要复杂的处理,这对实际应用可能是昂贵且有害的。尤其是Y 2 O 3和Al 2 O 3矩阵的情况,它需要电感耦合等离子体优化的蚀刻[18-20]。在这项工作中,我们提出了稀土掺杂层微发射体的创新设计,而无需使用升降加工与脉冲激光沉积(PLD)结合使用。在通过掩模(例如g。photoresist)的升降过程中,通过蚀刻的经典结构进行了蚀刻的经典结构,但在升降过程中,将材料与沉积的材料一起清除。这种方法比蚀刻更容易,避免沿蚀刻的侧壁潜在损害。尽管非常有吸引力,但提升过程的主要缺点之一是沉积过程中的底物温度。pld允许克服这种限制。升降处理是薄层图案(例如金属)或较厚层的微电子中常规的,具有低温沉积(如溅射)[21],原子层[22]或玻璃沉积[23]。的确,如果底物温度高于200°C(即光固定剂的硬烘烤温度),则提升处理不能成功。PLD是一种通常用于
研究人员表示:“GaN/AlN 量子点的一个非常吸引人的特征是它们属于 III 族氮化物半导体家族,即固态照明革命(蓝色和白色 LED)背后的家族,其重要性在 2014 年获得了诺贝尔物理学奖。”“如今,就消费市场而言,它是仅次于硅的第二大半导体家族,主导着微电子行业。因此,III 族氮化物受益于坚实而成熟的技术平台,这使得它们在量子应用开发中具有很高的潜在价值。”
量子纠缠态的控制和操纵对于量子技术的发展至关重要。一种有前途的途径是通过它们的光学偶极-偶极相互作用耦合固态量子发射器。纠缠本身就具有挑战性,因为它需要发射器之间的纳米距离和近乎简并的电子跃迁。在这里,我们实施高光谱成像来识别耦合的二苯并蒽分子对,并通过使用斯塔克效应调整分子光学共振来找到最大纠缠的超辐射和亚辐射电子态的独特光谱特征。我们展示了使用振幅和相位定制的激光场对长寿命亚辐射离域态进行远场选择性激发。耦合分子的光学纳米显微镜揭示了由其激发路径中的量子干扰引起的空间特征,并揭示了每个发射器的位置。受控电子态叠加将有助于破译由相干耦合控制的更复杂的物理或生物机制并开发量子信息方案。
然而,EBRT 对治疗转移性或隐匿性场外疾病无效 [3],[4]。在过去的几十年里,放射性配体疗法 (RLT) 已成为抗击癌症的一种有前途的工具 [5]。RLT 与传统 EBRT 有显著不同:放射性标记化合物通过肠外或口服给药,定位到肿瘤组织,在那里以 α、β 或俄歇电子 (AE) 粒子的形式发射电离辐射 [6]。这会导致 DNA 损伤、肿瘤细胞死亡和肿瘤消退。123I 发射短程俄歇电子,将其能量沉积在纳米距离内,从而产生高线性能量转移 (LET) [7]。因此,放射性药物定位到其最有效靶点附近至关重要,即肿瘤细胞核内的 DNA。这也避免了对周围健康细胞的潜在交叉影响 [8]。为了实现将发射俄歇电子的放射性核素选择性地递送至肿瘤以治疗癌症,需要将放射性核素附着到靶向配体上 [9]。由于 PARP-1 的核定位,选择性 PARP 抑制剂似乎是俄歇电子发射放射性核素载体的极佳候选者 [10]。
控制和操纵量子纠缠非局域态是量子信息处理发展的关键一步。实现这种状态的一种有希望的大规模途径是通过相干偶极-偶极相互作用耦合固态量子发射器。纠缠本身就具有挑战性,因为它需要发射器之间的纳米距离和近乎简并的电子跃迁。通过实施高光谱成像来识别困在低温基质中的耦合有机分子对,我们通过斯塔克效应调节量子发射器的光学共振,获得了最大分子纠缠的独特光谱特征。我们还展示了使用振幅和相位定制的激光场对长寿命亚辐射离域态进行远场选择性激发。有趣的是,纠缠分子的光学纳米显微镜图像揭示了由其激发路径中的量子干涉产生的新空间特征,并揭示了每个量子发射器的确切位置。受控分子纠缠可以作为试验台,以解释由相干耦合控制的更复杂的物理或生物机制,并为实现新的量子信息处理平台铺平道路。
在过去的几十年中,量子技术领域一直在迅速扩展,产生了许多应用,例如量子信息,量子通信和量子网络安全。在这些应用的核心上是量子发射极(QE),这是单个光子或光子对的确切可控的发电机。半导体QE,例如钙钛矿纳米晶体和半导体量子点,作为纯单个光子的发射器表现出很大的希望,当用等离子体型纳米腔杂交时,具有产生光子对的潜力。在这项研究中,我们开发了一个系统,在该系统中,可以以可控的方式与外部等离子跨表面进行交互之前,期间和之后,可以追溯到单个量子发射器及其集合。将外部等离质元面耦合到量化量阵列后,单个QES从单光子发射模式切换到多光子发射模式。值得注意的是,该方法保留了QE的化学结构和组成,使它们可以在与等离子次曲面解耦后恢复至初始状态。这显着扩大了半导体QE在量子技术中的潜在应用。
Giuseppe Ronco, Abel Martínez-Suárez, Davide Tedeschi *, Matteo Savaresi, Aurelio Hierro-Rodríguez, Stephen Mcvitie, Sandra Stroj, Johannes Aberl, Morthij Wicktor M. García-Suárez, Michele B. Rota, Pablo Alonso- González, Javier Martín-Sánchez *和Rinaldo Trotta * div>Giuseppe Ronco, Abel Martínez-Suárez, Davide Tedeschi *, Matteo Savaresi, Aurelio Hierro-Rodríguez, Stephen Mcvitie, Sandra Stroj, Johannes Aberl, Morthij Wicktor M. García-Suárez, Michele B. Rota, Pablo Alonso- González, Javier Martín-Sánchez *和Rinaldo Trotta * div>
量子通信背景:二维材料中的单光子发射器 (SPE) 已成为量子技术和量子通信的有前途的平台。这些发射器能够产生单个光子,这对于安全通信、量子计算和其他需要操纵量子态的应用至关重要。过渡金属二硫属化物 (TMD) 等二维材料由于其原子级薄性质、强激子效应以及与其他量子器件集成的潜力,为实现 SPE 提供了独特的环境。在这些材料中,缺陷、应变和局部激子可以捕获电子和空穴,从而导致单光子的发射。此外,二维材料提供可调的电子和光学特性,可以更好地控制发射特性,例如波长和偏振。此外,基于二维材料的 SPE 的可扩展性和与现有光子和光电器件的集成使其成为未来量子技术的有力候选者。