單光子發(fā)射CsPbX3 單顆粒鈦礦膠體量子點(diǎn)-pg電子官方生物

量子信息技術(shù)在提高運(yùn)算速度、確保信息安全、增大信息容量和提高檢測精度等方面有望突破現(xiàn)有**信息系統(tǒng)的**，是世界各國占領(lǐng)技術(shù)制高點(diǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。目前，大部分量子信息處理器所需要的量子發(fā)射器需要能夠產(chǎn)生大量無法分辨的單光子或者糾纏態(tài)的光子對。

一個**的量子發(fā)射器，必須滿足一個條件：光學(xué)相干時間（T2）必須接近輻射壽命（T1）的2倍，即T2=2T1�，F(xiàn)實的情況是，想要獲得這種T2=2T1的**固態(tài)量子發(fā)射器的難度非常之大，這是因為光子散射和自旋噪音容易導(dǎo)致光學(xué)去相干性，使得T2遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2T1。

除此之外，環(huán)境中電荷密度的波動往往會引起發(fā)射器譜線的跳躍，進(jìn)一步導(dǎo)致μS甚至mS時間尺度的去相干性。因此，目前能夠?qū)嶋H應(yīng)用的量子發(fā)射器少之又少。

膠體量子點(diǎn)單光子發(fā)射有什么優(yōu)勢

自組裝的III-V族固體半導(dǎo)體量子點(diǎn)具有高相干性，但是制備過程復(fù)雜，難以規(guī)�；�生產(chǎn)。而化學(xué)合成的膠體量子點(diǎn)則具有無可比擬的優(yōu)勢：大批量溶液制備。操作既簡單，成本又可控，可以直接集成到單個量子點(diǎn)發(fā)射器中。

膠態(tài)量子點(diǎn)作為單光子源存在的較大問題在于：非相干發(fā)射和不穩(wěn)定發(fā)射導(dǎo)致其應(yīng)用停滯不前。

sPbX3（X=Cl, Br, I）鈣鈦礦量子點(diǎn)材料，單光子發(fā)射具有長相干時間和快速輻射壽命。

 圖1. 銫基鉛鹵化鈣鈦礦量子點(diǎn)的基本性質(zhì)

要點(diǎn)1.鈣鈦礦量子點(diǎn)單光子發(fā)射的優(yōu)勢

1）膠態(tài)鈣鈦礦量子點(diǎn)兼具膠體材料在化學(xué)合成上的批量化低成本、尺寸和形貌可控優(yōu)勢，以及鹵化鉛鈣鈦礦組成可調(diào)的優(yōu)勢。

2）所合成的13.5±2 nm的CsPbBr3鈣鈦礦量子點(diǎn)以帶有N和S官能團(tuán)的兩性配體保護(hù)，比油胺和油酸配體保護(hù)的常規(guī)鈣鈦礦量子點(diǎn)具有更高的穩(wěn)定性。

3）室溫條件下，這種鈣鈦礦量子點(diǎn)具有**的缺陷耐受性，可在整個可見光譜區(qū)域表現(xiàn)出很窄的激發(fā)光譜，和近乎**激發(fā)的量子產(chǎn)率。

圖2. 在3.6K時，單顆粒鈣鈦礦量子點(diǎn)的表征

要點(diǎn)2. 鈣鈦礦量子點(diǎn)**的單光子發(fā)射性能

研究表明，CsPbBr3鈣鈦礦量子點(diǎn)的室溫吸收限在2.42 eV表現(xiàn)出激發(fā)特征峰，表明其具有量子限域性能。激發(fā)中心峰位于2.38 eV，半峰寬約90 meV，接近室溫單顆粒激發(fā)線寬，表明材料的高度均勻性。

CsPbBr3鈣鈦礦量子點(diǎn)的相干時間長達(dá)80 ps，輻射時間為210 ps，相干時間相對于整個輻射時間占據(jù)較大的比例。這表明，鈣鈦礦量子點(diǎn)不僅具有更低成本和可規(guī)模化制備的優(yōu)勢，還可以通過**簡便的方式和空腔集成量子發(fā)射器，從而在可見光區(qū)產(chǎn)生波長可調(diào)諧的糾纏態(tài)光子對或無法區(qū)分的單個光子。

圖3. 單顆粒鈣鈦礦量子點(diǎn)光學(xué)相干時間的測量

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