Acoustically regulated optical emission dynamics from quantum dot-like emission centers in GaN/InGaN nanowire heterostructures
我们报道了声表面波对GAN/InGaN纳米线量子点光发射动力学影响的实验研究。我们采用频闪光学激发与时间积分或时间分辨的光致发光检测。在没有声波的情况下，发射光谱揭示了起源于被探测的纳米线量子点中的中性激子和双激子的复合的特征。当纳米线受到传播的声波的扰动时，嵌入的量子点会产生周期性的应变，其激子跃迁会受到声-机耦合的调制。根据所涉及的光学跃迁的复合寿命，我们可以解决声学驱动的辐射过程在时间尺度上定义的声学周期。在高声学振幅下，我们还观察到传输的声波波形中的失真，这反映在我们的传感器量子点的时间相关的光谱响应中。此外，在激子和双激子发射的时间衰减期间观察到的相关强度振荡表明声压电场对量子点电荷布居的影响。目前的结果是相关的动态光谱和时间控制的光子发射在III族氮化物半导体异质结构。
2019-02-21 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Green Single Photon Emission from an InGaN Quantum Dot-in-a-GaN Nanowire at Room Temperature
本研究采用PAMBE方法将InGaN量子点直径减小至激子玻尔半径以实现强横向限制并抑制内置电势，成功在室温下实现波长561 nm的超快绿色单光子发射，二阶相关函数低至0.11，载流子寿命775 ps。
2023-11-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast carrier relaxation in GaN, In_(0.05)Ga_(0.95)N and an In_(0.05)Ga_(0.95)/In_(0.15)Ga_(0.85)N Multiple Quantum Well
室温下，波长非简并超快泵浦/探测测量进行GAN和InGaN外延层和InGaN多量子阱结构。载流子弛豫动力学作为激发波长和强度的函数进行了研究。由于载流子再分布和量子阱捕获的光谱分辨亚皮秒弛豫被发现敏感地依赖于泵浦激发的波长。此外，对于高于100微J/cm 2阈值的泵浦强度，所有样品都表现出由受激发射（SE）引起的额外发射特征。在泵浦-探测数据中，SE被证明为加速弛豫（< 10 ps），从根本上改变了载流子的重新分布。一旦SE和载流子重新分布完成，GAN和InGaN外延层的慢弛豫高达1 ns，MQW样品为660 ps，表明载流子通过自发发射复合。
2002-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface acoustic wave modulation of single photon emission from GaN/InGaN nanowire quantum dots
片上量子信息处理需要可控的量子光源，其可以按需高速操作，并且具有原位控制光子发射波长及其光学偏振性质的可能性。在这里，我们报告的动态控制的光发射从核-壳GAN/InGaN纳米线（NW）异质结构使用射频表面声波（SAW）。SAW被激发的表面上的一个压电的锂离子酸盐晶体配备了SAW延迟线，其上的NW被机械转移。发光量子点（QD）类激子局域化中心诱导的InGaN纳米壳层内的成分波动，确定使用频闪显微光致发光（micro-PL）光谱。它们表现出狭窄的，几乎完全线性偏振的发射线的微PL光谱和一个显着的反聚束签名的单光子发射的光子相关实验。当纳米线被传播的SAW扰动时，嵌入的QD被周期性地应变，并且其激子跃迁被声-机械耦合调制，从而在~330 MHz的声学频率下在~1.5 meV带宽内产生光谱微调。该结果可以进一步与光谱检测滤波相结合，用于发射光子的时间控制。观察到SAW压电场对量子点电荷布居和光偏振度的影响。相对于其他控制方案，声光电的优点在于其允许在宽频率范围（高达GHz频率）上原位操纵光发射特性。
2019-02-21 cond-mat.mes-hall
Ultrafast spectroscopy of propagating coherent acoustic phonons in GaN/InGaN heterostructures
我们发现，大振幅，相干声学声子波包可以产生和检测在$_x$ Ga $_{1-x}$ N/GAN外延层和异质结构在飞秒泵浦探测差分反射率实验。相干声子的振幅随着铟分数$x$的增加而增加，并且与其他相干声子振荡不同，\textit{amplitude}和\textit{period}都是激光探针能量的强函数。当波包到达表面下方的GaN-蓝宝石界面时，振荡的幅度基本上且几乎瞬间减小，这表明声子波包对于表面下方的成像是有用的。提出了一个理论模型，该模型与实验符合得很好，并有助于推导声子波包的强度。我们的模型表明，局域相干声子波包产生的飞秒泵浦激光在外延层的表面附近。然后，波包通过GAN层传播，主要通过Franz-Keldysh效应改变局部折射率，从而调制探测光束的反射率。我们的模型正确地预测了实验依赖于探针波长以及外延层厚度。
2003-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reduction of radiative lifetime and slow-timescale spectral diffusion in InGaN polarized single-photon sources
非极性（11-20）a面量子点（QDs）是在> 200 K的片上超快偏振单光子产生和高温半导体量子点物理研究中的强有力候选材料。在这项工作中，我们报告的进展，在a面InGaN量子点的生长与准双温方法，产生光滑的外延层和显着减少的载流子捕获站点附近的量子点。光学表征已经证实了这种量子点发射偏振单光子的能力，并且与以前的量子点相比，我们已经记录了约45%的平均辐射寿命缩短和65%的慢时标光谱扩散减少。这种生长方法是非极性a面InGaN平台的重要发展，在单光子，激光和基础研究方面开辟了更多的可能性。
2019-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of coherent acoustic phonons in InGaN/GaN multi-quantum wells
提出了赝晶应变纤锌矿（0001）InGaN/GAN多量子阱（MQW）p-i-n二极管中相干LA声子产生和传播的微观理论。相干LA声子的产生是由超快高斯泵浦激光光激发的电子空穴对驱动的，并在理论上使用密度矩阵形式主义进行处理。我们使用现实的纤锌矿带结构考虑价带混合和应变诱导的压电电场。此外，在屏蔽含时Hartree-Fock近似下处理了多体库仑相互作用。我们发现，在典型的实验条件下，我们的微观理论可以简化和映射到一个加载字符串的问题，可以很容易地解决。
2002-06-11 cond-mat.mes-hall
Size-Limited Room Temperature Single-Photon Emission from Sidewall-Treated Fractional Dimension InGaN Quantum Dots: Determined by Density-of-States-Corrected Ultrafast Carrier Dynamics and Improved Signal-to-Noise Ratio
Technical University of Berlin（柏林工业大学）
研究通过化学和光电化学蚀刻制备的InGaN量子点实现了室温单光子发射，探讨了量子点尺寸对载流子动力学和信噪比的影响，揭示了量子点表面处理对单光子纯度的提升机制。
2026-04-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ultrafast photocurrents and THz generation in single InAs-nanowires
为了澄清发生在单个InAs纳米线为基础的电路中的不同的光电流机制的超快时间相互作用，利用基于共面带状线的片上光电流泵浦-探测光谱。解释的光热电电流和运输的光生空穴的电极作为主导的超快光电流的贡献方面的数据。此外，它表明，太赫兹辐射产生的光激发的InAs纳米线，这是解释在一个占主导地位的光致伸缩效应。结果是相关的基于石英的光电和光伏应用以及基于石英的太赫兹源的设计。
2015-02-12 cond-mat.mes-hall
Ultrafast photodetection in the quantum wells of single AlGaAs/GaAs-based nanowires
本研究探究含GaAs基量子阱的单根Al₀.₃Ga₀.₇As/GaAs核壳纳米线的超快光电特性，发现量子阱共振激发下的皮秒光电流源于Dember效应，核层激发则产生位移电流与光热电电流，为超快光电器件研发提供了新依据。
2015-11-16 cond-mat.mes-hall
Probing quantum confinement within single core-multishell nanowires
理论上，六边形截面的核-多壳纳米线应该具有独特的限制效应。使用硬X射线纳米束，在这里，我们展示了实验证据的载体本地化现象在六边形角落同步辐射激发的光学发光与同步X射线荧光光谱相结合。应用于单同轴n-GaN/InGaN多量子阱/p-GaN纳米线，我们的实验缩小了光学显微镜和高分辨率X射线成像之间的差距，并呼吁进一步研究光电纳米器件的潜在机制。
2013-10-01 cond-mat.mes-hall
Probing ultrafast carrier dynamics and nonlinear absorption and refraction in core-shell silicon nanowires
我们研究的弛豫动力学的光生载流子在硅纳米线组成的结晶芯和周围的非晶壳，使用飞秒时间分辨差分反射率和透射光谱在光子能量为3.15 eV和1.57 eV。差分透射率和反射率瞬变的复杂行为是来自纳米线表面和衬底上的晶体芯和非晶硅的混合贡献，其中状态填充和光致吸收的竞争效应支配载流子动力学。在增加光生载流子密度时观察到更快的弛豫速率。独立的实验结果上的结晶蓝宝石上的硅帮助我们在分离的贡献，在纳米线样品中的结晶芯和非晶区域的载流子动力学。此外，在1.57 eV的单束z扫描非线性传输实验中，在开放和封闭的孔径配置产生双光子吸收系数β $ (~3 cm/GW) and nonlinear refraction coefficient \$gamma$（-2.5 × 10 ^-4 cm 2/GW）。
2012-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Coherent Manipulation of Trions in Site-Controlled Nanowire Quantum Dots
基于固态平台的大规模量子处理器的物理实现受益于定位在规则阵列中的量子比特的实现。自组装量子点被公认为量子光学和量子信息处理的有前途的候选者，但它们是随机定位的。另一方面，位点控制的量子点生长在预定义的位置，但尚未被充分开发以用作量子信息处理的平台。在这封信中，我们演示了由带电的位控纳米线量子点的单自旋/三振子态形成的量子比特的全光学超快完全相干控制。我们的研究结果表明，纳米线中的位点控制量子点是带电激子量子比特的有前途的宿主，并且这些量子比特可以以与随机定位的量子点样品中所证明的相同的方式被干净地操纵。我们的研究结果表明，在过去15年中进行的许多相关激子量子比特实验可能在更具可扩展性的站点控制系统中工作得很好，这使得它们非常有希望实现量子硬件。
2017-02-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrafast all-optical gated amplifier based on ZnO nanowire lasing
我们提出了一个超快全光门控放大器，或晶体管，由森林的ZnO纳米线激光器。门光脉冲产生密集的电子空穴等离子体，并激发纳米线内部的激光作用。穿过纳米激光森林的源光被放大，部分是因为它被引导通过纳米线，部分是因为它通过森林扩散传播。我们已经测量到，对于385 nm的光，漏极处的透射率增加到34倍。时间分辨放大测量表明，激光是快速自猝灭，产生的脉冲响应短至1.2 ps。
2016-12-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast dephasing of light in strongly scattering GaP nanowires
我们证明了超快退相的随机传输光通过一个层组成的强散射GaP纳米线。移相导致单个伪模的非线性强度调制，其比体GaP的强度调制大100倍。不同的贡献，非线性响应分离使用总传输，白光频率相关性，和统计伪模分析。发现退相时间为$1.2\pm 0.2$ ~ps，与包括光致吸收和单个散射体形变的数值模型计算结果定量一致。光子本征模的非线性退相为随机激光器、纳米光子开关和光子定位的超快控制开辟了途径。
2011-02-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast Dynamics of Plasmon-Exciton Interaction of Ag Nanowire-Graphene Hybrids for Surface Catalytic Reactions
利用超快泵浦-探测瞬态吸收光谱技术，在可见-近红外波段对石墨烯-银纳米线杂化材料的飞秒等离子体激子相互作用进行了实验研究。银纳米线的等离子体激元寿命约为150飞秒（fs）。对于单层石墨烯，在275 fs处的快速动力学过程是由于石墨烯激子的激发，而在1.4皮秒（ps）处的缓慢过程是由于等离子体激元热电子与石墨烯声子的相互作用。对于石墨烯-Ag纳米线杂化材料，等离子体激元诱导的热电子向石墨烯的转移时间尺度为534 fs，金属等离子体激元增强的石墨烯等离子体激元在可见光区的时间尺度约为3.2 ps.石墨烯-银纳米线杂化物可用于等离子体激元驱动的化学反应。这种石墨烯介导的表面增强拉曼散射基底与单层石墨烯或单个Ag纳米线单独驱动的反应相比，显著增加了由石墨烯-Ag纳米线杂化共同驱动的表面催化反应的概率和效率。这意味着石墨烯-Ag纳米线杂化物不仅可以导致高密度热电子的显著积累，而且由于强的等离子激元-激子耦合，还可以显著增加等离子激元到电子的转换效率。
2016-08-06 cond-mat.mes-hall
Magnetic states in prismatic core multishell nanowires
我们研究了核多壳层半导体纳米线的电子态，包括强磁场的影响。我们发现，多壳层的过度生长的独立的纳米线，连同棱镜对称的衬底，可能会导致量子限制的载流子在一组准一维量子信道对应的纳米线的边缘。局域化和沟道间隧道耦合由边缘处的曲率和底层纳米线的直径控制。我们还发现，磁场既可以引起轴向组态能级的Aharonov-Bohm振荡，也可以引起轴向垂直场的量子态从准一维到朗道能级的维度跃迁.明确的预测给出了基于GaAs，InAs和InGaN具有不同对称性的纳米结构。
2009-03-26 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Optical Generation of Coherent Bright and Dark Surface Phonon Polaritons in Nanowires
从强耦合到玻色-爱因斯坦凝聚，极化激元的相干性在最近的许多实验观测中起着重要作用，但由于等离子体激元和激子的高能量，获得极化激元的相干性是一项困难的任务。然而，表面声子极化激元在低得多的能量下提供类似的承诺。在这里，我们证明了使用可见超快激光在纳米线中产生和时间分辨相干表面声子极化激元的可能性。我们表明，这些模式产生的表面耗尽场的超快屏蔽。通过对比实验和FDTD模拟，我们表明，这种方法可以同时产生暗模式和亮模式。我们的观察开辟了道路，以更深入的调查的作用，丰富的极化激元物理的相干性。
2020-06-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Self-induced ultrafast electron-hole plasma temperature oscillations in nanowire lasers
本研究结合实验与理论探究低温下GaAs-AlGaAs核壳纳米线激光器的动力学，发现160-260GHz的持续强度振荡源于电子-空穴等离子体温度的自诱导振荡，为片上纳米激光器的超快调制提供新方向。
2023-05-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast single-nanowire multi-terahertz spectroscopy with sub-cycle temporal resolution
在丰富的太赫兹（THz）光谱范围内的锁相超短脉冲提供了关键的洞察各种现象，如量子限制，一阶相变，高温超导性和纳米材料中的载流子输运。几个周期的场瞬态的超宽带电光采样甚至可以揭示比光的单个振荡周期更快发生的新动力学。然而，传统的太赫兹光谱本质上是有限的合奏测量的衍射极限。因此，它可以测量纳米颗粒、纳米晶体或纳米畴的尺寸、结构、取向和密度的平均介电函数。在这里，我们扩展超宽带时间分辨太赫兹光谱（20 - 50太赫兹）的亚纳米尺度（10 nm），通过结合子周期，场分辨检测（10 fs）与散射型近场扫描光学显微镜（s-NSOM）。我们跟踪的时间依赖性的介电函数在一个单一的光激发InAs纳米线的表面在所有三个空间维度，并揭示了超快（$<$ 50 fs）形成的本地载流子耗尽层。
2016-04-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast spin initialization in a gated InSb nanowire quantum dots
提出了一种快速、精确的静电量子点中单个电子自旋初始化方法。该点是在纳米器件中创建的，该纳米器件由催化生长的锑化铟（InSb）纳米线和附近的栅极组成，控制电压施加到该栅极。首先，我们将任意自旋的单个电子插入导线。自旋的操作使用由电场引起的Rashba自旋-轨道相互作用来执行。首先，施加到横向栅极的单个电压脉冲用于将电子波包分裂成具有相反自旋取向的两个部分。接下来，施加到其余栅极的另一电压脉冲使两个部分的自旋在相反方向上旋转$π/2$。这样，最初相反的自旋部分最终指向相同的方向，沿着量子线的轴。因此，我们在预定义的方向上设置自旋，而不管其初始方向。这是在小于$60\,\mathrm{ps}$的时间内实现的，而不使用微波、光子或外部磁场。
2018-12-22 cond-mat.mes-hall
Revealing Charge Carrier Dynamics and Transport in Te-Doped GaAsSb and GaAsSbN Nanowires by Correlating Ultrafast Terahertz Spectroscopy and Optoelectronic Characterization
III-V族半导体纳米线生长的最新进展为纳米级光电子器件的应用带来了巨大的希望。最近，发现在III-V族半导体纳米线中掺入少量的氮（N）可以有效地使其工作波长红移并针对特定应用定制其电子性质。然而，理解N掺入对非平衡载流子动力学和半导体NW中的输运的影响对于实现高效的半导体NW器件是至关重要的。在这项工作中，超快光泵太赫兹（THz）探测光谱（OPTP）和电气特性已被用来研究非平衡载流子动力学和平衡输运的Te掺杂的GaAsSb和稀氮化物GaAsSb纳米线，与这些结果与偏置下的光响应和低频噪声特性的目标。氮掺入GaAsSb纳米线导致载流子散射率的显着增加，导致载流子迁移率的严重降低。载流子复合寿命分别为33 ps和147 ps的GaAsSbN和GaAsSb纳米线，使用超快OPTP测量。载流子寿命和光致光学电导率的减少是由于N诱导缺陷的存在，导致稀氮化物纳米线相对于非氮化物纳米线的电学和光学特性的劣化。最后，我们观察到两种NW材料的上升时间非常快，约为2 ps，直接影响了它们作为高速光电探测器的潜在用途。
2022-03-21 cond-mat.mes-hall
Carrier dynamics and coherent acoustic phonons in nitride heterostructures
我们模拟了嵌入在\textit{pin}二极管结构中的InGaN/GAN多量子阱中相干声学声子的产生和传播，并在模拟的泵浦-探测实验中计算了时间分辨的反射率信号。载流子是通过GAN带隙以下的超快泵浦在InGaN阱中产生的，并且在玻尔兹曼方程框架中处理光激发载流子的动力学。量子阱中的相干声学声子是通过形变势电子-声子和压电电子-声子与光生载流子的相互作用产生的，后者是主要的机制。相干纵向声学声子以声速传播到结构中，修改光学性质并产生巨大的振荡差分反射率信号。我们证明，可以实现差分反射率的相干光控制使用延迟控制脉冲。
2006-06-28 cond-mat.mes-hall
Quantum kinetic theory of phonon-assisted carrier transitions in nitride-based quantum-dot systems
采用载流子与LO声子相互作用的微观理论研究了氮化物基半导体量子点中的超快载流子动力学。结果表明，散射过程的效率直接与准粒子重整化。相互作用系统的电子态强烈修改的量子限制和极性耦合的综合影响。InGaN/GAN量子点典型的固有静电场不限制快速散射通道。
2006-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficient terahertz emission from InAs nanowires
我们观察到强烈的脉冲的远红外电磁辐射发出的阵列的InAs纳米线。这些结构的THz辐射功率效率比平面InAs衬底高约15倍。这是解释的优先取向的相干等离子体运动的导线表面，克服了辐射捕获的全内反射。我们提出的证据表明，这种辐射源于低能量的声学表面等离子体模式的纳米线。这是支持独立测量的电子输运个别纳米线，超快太赫兹光谱和理论分析。我们的综合实验和分析进一步表明，这些等离子体激元模式是特定的高纵横比的几何形状。
2011-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excited state band mapping and momentum-resolved ultrafast population dynamics in In/Si(111) nanowires investigated with XUV based time- and angle-resolved photoemission spectroscopy
利用飞秒时间和角度分辨光电子能谱（trARPES）研究了In/Si（111）相变模型体系的激发态电子结构。利用激发态能带图表征了Si（111）上铟纳米线的两种结构相：金属相（4 × 1）和带隙相（8 × 2）中费米能级以上的正常未占据电子结构。提取的能带位置进行比较，使用密度泛函理论（DFT）计算的能带结构内的LDA和GW近似。虽然GW计算的能带结构和实验之间存在良好的总体一致性，但特定动量区域的偏差可能表明在这种近似水平下未考虑激子效应的重要性。为了探测这些激发态的动力学，提取了它们的动量分辨瞬态布居动力学。瞬态强度，然后模拟的光谱函数确定的状态人口采用瞬态升高的电子温度实验确定的。这使得动量分辨的布居动力学被定量再现，揭示了从电子系统到晶格的能量转移的重要见解。特别是，通过trARPES观察到的瞬态电子温度的幅度和弛豫时间与那些在以前的超快电子衍射研究中探测的晶格之间的比较意味着一个高度非热的声子分布在表面以下的光激发。这表明来自激发电子系统的能量最初转移到高能量光学声子模式，然后通过慢得多的声子-声子耦合冷却和热化光激发系统。
2019-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Soft X-Ray Single-Photon Detection With Superconducting Tantalum Nitride and Niobium Nanowires
我们已经制作了超快无暗计数软X射线单光子探测器（X-SNSPD）从TaN与各种传导路径宽度，我们比较它们的性能与相应的数据从Nb X-SNSPD。TaN X-SNSPD在器件检测效率、锁存和脉冲幅度方面提供了改进的检测器性能。与窄TaN导电路径相比，宽导电路径允许一定的能量分辨能力。然而，宽路径也限制了低温下的检测效率，这可以在热点模型中解释。
2012-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
Strong spin-orbit interaction and $g$-factor renormalization of hole spins in Ge/Si nanowire quantum dots
自旋-轨道相互作用是自旋量子比特量子计算、拓扑非平凡态研究以及自旋电子学中各种应用的核心。Ge/Si核/壳纳米线中的空穴自旋经历了自旋-轨道相互作用，这种相互作用被预测为既强又电可调，使它们成为这些领域研究的特别有前途的平台。通过测量自旋阻塞输运机制中的自旋混合跃迁，实验确定了Ge/Si纳米线中双量子点内空穴自旋的自旋-轨道相互作用强度.我们发现一个非常短的自旋轨道长度为$\sim$ 65 nm，相当于量子点长度和点间距离。我们还观察到一个大的轨道效应的所施加的磁场上的空穴状态，导致在一个大的磁场依赖的自旋混合跃迁能量。引人注目的是，与这些轨道效应一起，强的自旋-轨道相互作用导致$g$ -因子与磁场的显著增强。所展示的大的自旋-轨道相互作用强度与在该材料系统中预测的直接Rashba自旋-轨道相互作用一致，并且有望实现自旋量子位的超快Rabi振荡和有效的量子位-量子位相互作用，同时也为研究Majorana零模提供了一个合适的平台。
2020-07-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Near-infrared intersubband photodetection in GaN/AlN nanowires
子带间光电子器件依赖于半导体异质结构中量子限制电子能级之间的跃迁，这使得能够在1-30 $μ$ m波长窗口中以皮秒响应时间进行红外（IR）光电探测。将纳米线作为活性介质可以实现对器件的电截面和光吸收截面的独立控制。此外，纳米线异质结构中的三维载流子限制为调整载流子弛豫时间开辟了新的可能性。然而，GaAs纳米线的结构缺陷和表面敏感性的产生，迄今阻碍了纳米线子带间器件的制备。在这里，我们报告的第一个演示子带间的光电探测在纳米线，使用GAN纳米线含有GAN/AlN超晶格吸收在1.55 $μ$ m。光谱光电流测量与8带k $\cdot$ p计算的电子结构的组合支持解释的结果，在这些极短的周期超晶格子带间的光电探测。我们观察到的光电流与入射照明功率的线性依赖关系，这证实了子带间过程的表面状态的不敏感性，并强调了具有大的表面体积比的架构是如何适合作为子带间光电探测器。我们的光电流特性的分析指出了路线的器件性能的改善。这是第一个基于纳米线的子带间光电探测器代表了一项技术突破，为强大的器件平台铺平了道路，该平台具有超快、超灵敏度光电探测器和具有更高热稳定性的高效量子级联发射器的潜力。
2019-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Memristive control of plasmon-mediated nonlinear photoluminescence in Au nanowires
本研究提出利用带纳米间隙的电学结构，通过电压激活实现对金纳米线中表面等离子体介导的非线性光致发光的局域电学调控，为新型纳米级光电器件开发提供支撑。
2024-03-07 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Hole Spin Qubit with Gate-Tunable Spin-Orbit Switch
量子计算中的一个关键挑战是实现快速和局部的量子比特控制，同时保持相干性。基于空穴自旋的量子比特通过其强自旋轨道相互作用提供了实现快速量子门的方法。引人注目的是，对于一维锗和硅器件中的空穴自旋，自旋-轨道相互作用已经被预测为非常强，但随着栅极电压的变化而高度可调。这种电气控制将使其能够根据需要在量子比特空闲和操纵模式之间切换。在这里，我们展示了锗/硅核/壳纳米线中空穴自旋量子比特的超快和通用量子控制，拉比频率为数百兆赫，对应于短至~1 ns的自旋翻转时间-单自旋量子比特的新记录。接下来，我们展示了对拉比频率、塞曼能量和相干时间的很大程度的电气控制-从而实现了从快速量子位操作模式到更相干的空闲模式的切换。我们确定了一个非常强大的，但门可调的自旋轨道相互作用的基本机制，与短的相关自旋轨道长度，可以在大范围内调整到3 nm的重空穴质量的空穴。我们的工作演示了自旋轨道量子比特开关，并建立了一个快速和高度可调的量子计算平台，在一维锗/硅纳米结构中定义的空穴自旋量子比特。
2021-03-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Interfacing a quantum dot spin with a photonic circuit
可扩展的光学量子信息处理器可能是具有集成源、检测器和确定性量子逻辑或量子存储器元件的波导电路。由于具有微秒相干时间、超快相干控制和寿命有限的跃迁，半导体量子点自旋是静态量子位的自然选择。然而，它们与飞行光子量子比特的集成需要片上自旋光子接口，这带来了一个基本问题：通过圆偏振光子测量和控制自旋状态，但波导仅支持线性偏振。我们在这里展示了一个解决方案的基础上，两个正交的光子纳米线，其中的自旋状态被映射到一个路径编码的光子，从而提供了一个可扩展的自旋光子网络的蓝图。此外，对于某些器件，我们观察到圆偏振态直接映射到正交纳米线。这一结果，这是物理上令人惊讶的非手性结构，被证明是与纳米定位的量子点相对于光子电路。
2012-06-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Two-color Multiphoton Emission from Nanotips
利用双色激光场研究了多晶钨纳米尖的双色多光子发射。双色光电发射是由一个三光子双量子量子信道，这导致了量子效率的两倍增加。利用脉冲延迟改变量子信道的效率，实现了双色多光子发射的弱场控制。这一结果补充了强场下双色隧穿光电发射的研究，并在基于光子晶体的光子器件中具有潜在的应用价值。此外，所展示的双色多光子发射可能是重要的实现超快自旋极化电子源通过光注入自旋电流。
2017-01-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Coulomb-blockade-controlled single-electron point source
库仑阻塞是物理学中的基本现象，其使得能够将单个电子一个接一个地转移到电隔离的纳米结构（例如纳米线或量子点）中，从而产生单个电子源。固态单电子源是当今量子信息处理和单电子学新兴技术的关键组成部分。此外，自由电子量子光学的先进研究和电子显微镜的发展需要真空中的自由电子的点源，这可以在单个电子水平上进行控制。然而，到目前为止，单电子真空枪还没有在实践中实现。要解决的问题包括形成稳定的尖形异质结发射极和在时间和能量域控制释放的电子。在这里，我们克服了这些挑战，通过创建一个场发射（FE）电子源的基础上，碳纳米线耦合到一个超尖锐的金刚石尖端的隧道结。利用能谱，我们直接观察到在室温和FE电流高达1 $μ$ A的纳米线中的电子费米能级的库仑振荡。我们发现，振荡被抑制在高FE电流无论是焦耳加热或由于高隧穿电阻，取决于纳米线充电时间，范围从约25 fs到1 ps。我们预计，引入的碳单电子源与激光诱导门控的组合是非常有前途的相干超短自由电子束的低能量电子全息和超快电子或X射线成像和光谱学的兴趣的创建。
2020-05-05 cond-mat.mes-hall
On-chip time resolved detection of quantum dot emission using integrated superconducting single photon detectors
我们报告的路由的量子光发射的自组装InGaAs量子点（QDs）到GaAs脊波导的光学模式和其有效的检测片上通过倏逝波耦合到NbN超导纳米线单光子探测器（SNSPD）。嵌入在这种集成纳米光子电路中的单个QD光源对于光子信息科学中许多应用的量子光子电路的实现具有高度吸引力。在这里，我们表明，波导耦合SNSPD主要检测QD发光与散射光子从激发激光可以忽略不计的比较。SNSPD检测效率从倏逝耦合波导模式被示出为两个数量级高时，与正常入射照明下的操作相比。此外，在现场的时间分辨测量显示的平均激子寿命为0.93 \pm 0.03 ns时，记录与集成检测器的超快定时抖动只有72 \pm 2 ps，显示了这种高度集成的量子光学系统的巨大潜力。
2013-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.optics
