hBN-PbI2异质结构中VB-缺陷的能量转移增强发射与量子传感
二维材料中的自旋缺陷在量子信息技术和传感应用领域具有重要潜力。六方氮化硼(hBN)中带负电的硼空位(VB-)作为量子传感器,因其对温度、磁场和压力的敏感特性已获得广泛关注[1]。然而该缺陷固有的微弱光致发光(PL)特性一直限制其实际应用。该研究团队通过构建含有敏化供体层——碘化铅(PbI2)的范德瓦尔斯异质结构,将VB-的PL强度有效提升了5-45倍,同时保持了与其他异质结构和范德华光电器件平台的兼容性。异质结处的I型能带排列实现了高效的激子迁移并抑制了反向电子转移,而PbI2发射光谱与缺陷吸收光谱的强重叠则促进了荧光共振能量转移。基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)预测了一种光子棘轮机制,该机制在保持磁共振(ODMR)对比度的同时,通过最小化杂化作用增强了吸收和发射能力。实验证明,该异质结构表现出增强的连续波ODMR灵敏度,可作为外部磁场的精密探测工具。这项工作为放大纳米材料中的弱缺陷信号提供了概念验证,为调控其光学与磁学响应开辟了新策略。
量科快讯
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