六方氮化硼层中量子发射体的协同辐射

多体量子系统的集体光发射是量子光学的基石,然而在常温环境下运行的固态平台上实现这一现象仍极具挑战性。六方氮化硼(hBN)等大带隙范德华材料能够承载具有窄线宽的稳定室温单光子发射体,其工作波段覆盖广泛光谱范围。但此前该体系中的协同辐射效应尚未被探索。本研究首次展示了hBN层中量子发射体阵列在近不可区分且亚波长紧密排布条件下的集体发射现象。 通过共聚焦显微镜和汉伯里-布朗-特维斯(HBT)干涉装置,该团队识别出孤立发射体与局域电子束激活的发射体阵列。时间分辨光致发光测量显示:在强束缚阵列中,辐射强度呈现超线性增强,辐射衰减明显加速——其寿命接近实验系统时间分辨率极限(约500皮秒),而单个发射体或大尺度空间扩展阵列的寿命约为1.85纳秒。互补的二阶光子关联测量显示出符合少数不可区分发射体特征的反聚束亚泊松分布。 寿命缩短与发射增强的同时观测,为无需光学微腔或低温冷却的室温协同发射提供了直接证据。这些发现确立了hBN中的光学活性缺陷阵列作为二维材料中可扩展固态平台的潜力,为量子技术领域开辟了实现超亮超辐射光源和非经典光子态的新途径。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-01-29 11:00

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