利用范德瓦尔斯异质结在1550纳米波长实现室温单光子探测
单光子探测器(SPDs)在从太空、生物成像到量子通信与信息处理(Quantum Information Processing)等众多应用领域至关重要。尤其令人关注的是能在室温下工作的单光子探测器,因为这类器件可以避免超低温冷却带来的能耗负担。虽然硅基单光子雪崩二极管(SPADs)技术成熟且支持室温工作,但其带隙限制使其无法在通信波长(1550纳米)及更长波段工作。相比之下,铟镓砷(InGaAs)基SPADs虽对1550纳米光子敏感,但存在量子效率较低、暗计数率高、后脉冲概率大等问题,且制造过程对环境存在危害。该研究团队通过利用纳米材料特性攻克了这些难题,成功研制出可在1550纳米波段工作的室温单光子探测器。该工作通过将低带隙(约350毫电子伏)吸收体(黑磷)与能检测离散电子涨落的敏感范德瓦尔斯探针耦合,实现了对1550纳米光波的优化探测,在室温下达到21.4%的总量子效率(对偏振光估算为42.8%),并将暗计数率最低控制在约720赫兹。
