尺寸受限的侧壁处理分形维度InGaN量子点中的室温单光子发射:由态密度校正的超快载流子动力学决定并提高了信噪比
首次展示了由化学和光电化学刻蚀的、嵌入垂直氮化镓纳米线中的位点控制In0.14Ga0.86N量子点(QDs)中双激子-激子级联衰变产生的室温单光子发射(SPE)。该工作分析了直径相关的双激子-激子动力学,以确定量子点作为单光子发射体的适用性。信噪比随量子点直径增大而下降。背景噪声光子成为实现单光子发射的瓶颈。该研究还从载流子动力学角度对此进行了解释。当量子点直径大于35纳米时,表面复合会导致非均匀展宽。在直径小于35纳米时,随着量子点直径进一步减小,态密度校正的俄歇复合逐渐成为主要的双激子衰变路径,从而抑制了热展宽的可能性,并为单光子发射设定了阈值。当直径小于9纳米时,俄歇复合速率远高于其他衰变速率,通过单次俄歇衰变形成激子,实现了多光子抑制。通过湿法处理减少侧壁表面态,该激子的表面复合概率被最小化,而双激子态填充概率被最大化。这些改进优化了双激子态制备,并在接近激子玻尔半径(3纳米)范围内增强了激子的单光子纯度。远离该范围时,该研究讨论了涉及多光子事件的高阶自相关特性。该工作建立了一个通用物理框架,可预先确定从量子点表面和几何结构到激子玻尔半径范围内的单光子发射概率,并具有实际应用价值。该研究展示了设计和开发用于高纯度室温单光子发射的下一代半导体量子点的路径。

