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量子光子网络需要两大核心功能：高亮度单光子源和长寿命量子存储器。III-V族半导体量子点作为确定性相干光子发射源表现优异，而晶体氧化物中掺铒离子（Er3+）在通信波段则展现出卓越的自旋及光学相干性。然而，由于晶格失配和生长条件不兼容，通过直接外延整合这两种系统极具挑战性。 在此，该研究团队展示了低温脉冲激光沉积技术——直接在砷化镓（GaAs）和锑化镓（GaSb）衬底上生长掺铒二氧化钛（TiO2）薄膜。通过采用砷保护层和缺氧缓冲层的表面预处理方法，研究人员在约390°C条件下实现了外延锐钛矿相TiO2（001）的生长，其表面粗糙度低于300皮米，同时避免了界面劣化。透射电子显微镜观测表明，高温氧化物脱附或生长温度会导致多晶金红石相薄膜形成并伴随表面粗糙化。最小重合界面面积（MCIA）模型成功解释了GaAs和GaSb衬底上的取向选择性生长行为。拉曼光谱和低温光致发光激发谱证实了晶体相的纯度及铒离子的光学活性。 这种多参数生长策略既能保持III-V族量子点的性能，又可获得适合低损耗纳米光子结构的平滑表面。该成果构建了一个将稀土量子存储器与半导体光子源单片集成的材料平台，为可扩展混合量子光子芯片的发展开辟了新路径。