Unveiling the detection dynamics of semiconductor nanowire photodetectors by terahertz near-field nanoscopy
半导体纳米线场效应晶体管由于其传输特性的强非线性以及其低噪声等效功率（< 1 nW/Hz $^{1/2}$）和高响应度（> 100 V/W）的显著组合而代表了用于开发室温（RT）太赫兹（THz）频率光探测器的有前途的平台。纳米工程的NW光电探测器相结合的高灵敏度与高速度（亚纳秒）在太赫兹制度在RT是非常可取的许多前沿应用在量子光学和纳米光子学，但这需要一个清晰的理解的起源的光响应。然而，由于允许同时激活不同过程的固有设备不对称性，传统的电学和光学测量不能明确地确定主导检测机制。在这里，我们创新地捕捉快照的光响应的个人InAs纳米线通过高空间分辨率（35 nm）太赫兹光电流纳米显微镜。通过将太赫兹量子级联激光器耦合到散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）并监测电学和光学读数，我们同时测量传输和散射特性。空间分辨的电响应提供了明确的签名的光热电或测辐射热电流的相互作用进行了讨论，作为光子密度和材料掺杂的函数，因此提供了一种途径，工程师的光响应设计。
2020-11-21 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
Mitigating the photocurrent persistence of single ZnO nanowires for low noise photodetection applications
在这项工作中，我们研究了氧化锌（ZnO）纳米线的光电性能，这是很好的候选人的应用程序的基础上集成光学。采用欧姆接触法制备了单根ZnO纳米线光电探测器。通过在不同的气氛（氧气，空气，真空和氩气），并在不同的温度下进行电流瞬态测量，我们指出了表面效应的电行为的重要性。结果证实，氧的化学吸附是负责在这些设备中的高光电导增益的存在，并为第一次的两个步骤的过程中的光电流上升瞬态报道。实现了$G=7.8 \times 10^{7}$的最大增益。然而，在某些条件下，光电流的持续时间可以持续长达几个小时，因此可能会阻止器件以有用的速率工作。从光电流响应机制的知识，我们建立了一种方法来恢复光电探测器到其初始状态，具有非常低的暗电流，通过施加适当的栅极电压序列。这将这些检测器的技术水平推向了商业应用。
2019-07-26 physics.app-ph physics.optics
Self-powered InAs nanowire detector arrays for extended-SWIR spectrometry at room temperature
The Australian National University（澳大利亚国立大学）；University of Melbourne（墨尔本大学）；The University of Sydney（悉尼大学）；University of Technology Sydney（悉尼科技大学）；Air Force Research Laboratory（空军研究实验室）
本文提出基于InAs/InP核壳纳米线探测器阵列的室温扩展短波红外计算光谱仪，利用几何编码光谱响应实现自供电宽带探测，实现无滤光片光谱重建与超光谱成像。
2026-09-11 physics.optics
Ultra-broadband Optical Switching Plasmons Waveguide in Ge Nanowires
针对等离子体材料响应波段窄、调谐方法有限的问题，本研究实现了光调谐锗纳米线的超宽带非平衡等离子体响应，追踪到800-2000 $cm^{-1}$范围的响应蓝移，首次完成光生载流子调谐的半导体纳米线SPPs成像，为超快全光器件提供支撑。
2024-03-11 physics.optics
Impulse Response Characterization of a Commercial Multimode Fiber using Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors
飞行时间测量是研究多模光纤中分布模耦合和差模群时延的关键。然而，目前的方法使用常规的光电探测器有限的灵敏度排除检测弱模式的相互作用，在这样的纤维掩盖有趣的物理效应。在这里，我们演示了使用高灵敏度的超导纳米线单光子探测器（SNSPD）来测量商业梯度折射率多模光纤的模式传输矩阵。两个高性能的45模式多平面光转换（MPLC）设备作为模式复用器/解复用器。通过脉冲响应测量，可以准确地量化不同模式组之间的分布模式耦合和DMDG。在测量中我们还观察到了作为脉冲基座的模场的包层模。这项工作为使用光纤的许多空间模式的量子通信等应用铺平了道路。
2021-12-04 physics.ins-det physics.optics
Monolithic integration of single photon sources via evanescent coupling of tapered InP nanowires to SiN waveguides
我们提出了一种利用倏逝波耦合在芯片上单片集成基于硅基量子点的单光子源的方法。通过确定性地将包含单个量子点的适当锥形III-V纳米线波导放置在基于硅的脊形波导的顶部上，量子点发射可以以接近100%的计算效率转移到脊形波导。由于倏逝波耦合是双向的，所以源可以在自由空间中和通过脊波导进行光泵浦。后一种配置提供了一种独立的、全光纤的单光子源，适合作为即插即用解决方案，用于需要明亮的、按需的单光子的应用。使用InAsP量子点嵌入在InP纳米线波导，我们证明了耦合效率的SiN脊波导的74%，单光子纯度为97%。
2018-12-08 physics.app-ph physics.optics
Longitudinal and transverse exciton spin relaxation times in single InP/InAsP/InP nanowire quantum dots
我们研究了镶嵌在InP纳米线中的单个InAsP量子点的光学性质。通过外延生长和电子束图案化制备了规则的纳米线阵列。通过一阶光子相关测量，观察到激子态的横向激子自旋弛豫时间随激发功率的减小而延长。这一现象可以用InP纳米线中环境电荷的高斯涨落引起的运动窄化机制来解释。利用基于Stokes参数表示的Mueller演算，通过单纳米线量子点中激子态发射的随机偏振度来计算纵向激子自旋弛豫时间.
2011-09-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmonic graphene photodetector based on channel photo-thermoelectric effect
我们提出了一种片上CMOS兼容的石墨烯等离子体光电探测器的基础上发生在整个均匀的石墨烯通道的光热电效应（PTE）。所提出的光电探测器结合了长距离介质加载表面等离子体激元（LR-DLSPP）波导与金属条同时作为等离子体激元支撑金属材料和金属电极之一。横向磁（TM）等离子体激元模式的大的平面内分量可以有效地耦合到石墨烯，从而导致整个石墨烯沟道上的大的温度增加，其中最大值位于金属条边缘处。结果表明，在1550 nm的通信波长下，仅用几十μW的输入功率就可以获得超过12000 K的电子温度。即使有诸如石墨烯的熔化温度（T= 4510 K）的限制，在1550 nm的电信波长处也可以实现超过至少200 A/W的响应度。它还表明，在一定的操作条件下，PTE通道光电流可以从光伏和pn结PTE的贡献提供了一种有效的方式，优化整体光电探测器的性能隔离。
2019-10-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Integrated bolometric photodetectors based on transparent conductive oxides from near- to mid-infrared wavelengths
本文提出以透明导电氧化物为有源材料的波导集成测辐射热光电探测器，覆盖近红外至中红外，兼具CMOS兼容性，并在微瓦级输入下实现超过10 A/W的响应度。
2023-09-25 physics.app-ph physics.optics
Bright single InAsP quantum dots at telecom wavelengths in position-controlled InP nanowires: the role of the photonic waveguide
我们报道了嵌入在InP光子纳米线波导中发射电信波长的明亮的单个InAsP量子点的选址生长。我们证明了一个戏剧性的依赖于发射波长和纳米线直径的发射速率。利用适当设计的波导，根据点的发射波长定制，对于在电信O波段发射的量子点，获得了近两个数量级（0.4kcps至35 kcps）的计数率的增加。使用发射波长优化的波导，我们展示了明亮的，窄线宽的发射从单个InAsP量子点与前所未有的调谐范围从880 nm到1550 nm。这些结果为使用确定性生长的InAsP/InP纳米线量子点在电信波长下实现高效单光子源铺平了道路。
2018-02-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical fibre-based (plug-and-play) single photon source using InAsP quantum dot nanowires and gradient-index lens collection
我们提出了一个紧凑的，光纤耦合的单光子源，使用梯度折射率（GRIN）透镜和InAsP半导体量子点嵌入在InP光子纳米线波导。GRIN透镜组件用于收集靠近纳米线尖端的光子，将光立即耦合到单模光纤中。该系统提供了一个稳定的，高亮度的光纤耦合单光子源。使用脉冲激发，我们展示了按需操作与单光子纯度为98.5%时，激发在饱和的源纤维收集效率为35%，总的单光子收集效率为10%的设备。我们还展示了“即插即用”的操作，使用室温下的InP纳米线的室温光致发光的室温对齐。
2021-04-22 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Continuous-wave operation and 10-Gb/s direct modulation of InAsP/InP sub-wavelength nanowire laser on silicon photonic crystal
利用低温下的光抽运技术，在硅光子晶体上实现了亚波长（~111 nm直径）单纳米线（NW）连续波（CW）激光器，并实现了10 Gb/s的直接调制。为了估计小信号响应和伪随机位序列（PRBS）调制我们的CW激光器，我们采用了一种新的信号检测技术，采用超导单光子探测器和时间相关单光子计数模块。结果表明，我们的NW激光器在10 Gb/s以上被明确调制，并获得了一个开放的眼模式。这是第一个演示的电信波段CW NW激光器与高速PRBS调制。
2017-02-09 physics.optics
Coupling of higher-mode-light into a single sliver nanowire
高次模光耦合到单个细长纳米线中，并且耦合程度可以通过调节光的偏振态来控制，表明纳米线波导对输入光的空间模式没有要求。利用具有不同轨道角动量的光子激发银纳米线的表面等离子体。实验表明，纳米线中表面等离子体激元的传播模式不是OAM本征态。
2009-06-02 physics.optics
Far-field directionality control of coupled InP nanowire lasers
该研究通过精确调控位点选择性InP纳米线间的光学耦合，设计生长TE01模式的纳米线双体与三体，实现远场发射由甜甜圈状向双瓣状转变，并验证周期阵列定向激射超表面的可行性。
2025-07-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum Emission in Monolayer WSe2 Transferred onto InP Nanowires
本研究构建了单层WSe2与水平排列InP纳米线的混合结构，观测到715-785 nm范围内的多组窄亮发射峰及低至0.049的g(2)(0)值，验证了其优异单光子性能，为集成量子光子学混合光源提供了新路径。
2025-10-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Heterogeneously Integrated Balanced Photodetector on an Ultra-Low Loss Silicon Nitride Delay Line Interferometer
University of California at Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）
研究在超低损耗氮化硅平台上集成高性能光探测器，核心方法是异质集成InGaAs平衡光电探测器与氮化硅马赫-曾德尔干涉仪，主要贡献是实现片上稳定激光器和电路等功能。
2026-07-07 physics.optics
Wideband Balanced Photodetectors for Classical and Quantum Light Detection from Optical, EUV, to X-rays
JILA, University of Colorado and NIST（科罗拉多大学与NIST联合JILA）；Department of Physics, Indiana University（印第安纳大学物理系）
提出一种自举跨阻放大器架构，通过低噪声结型场效应管接口隔离光电二极管电容并抑制核心放大器输入电容，结合有源反馈电抗补偿，克服了极紫外-软X射线硅光电二极管的大结电容导致的带宽-噪声权衡，实现了13 fA/√Hz的系统输入参考噪声基底、六倍信噪比限制带宽扩展以及高达100 kHz时超过30 dB的共模抑制比。
2026-05-22 astro-ph.IM physics.app-ph physics.ins-det
Compactly packaged superconducting nanowire single-photon detector with an optical cavity for multichannel system
我们研制了用于多通道系统的超导纳米线单光子探测器（OC-SNSPD）。为了有效的耦合，设备被安装在紧凑的光纤耦合封装后，其基板厚度从400减少到45 $μ$ m。在不同衬底厚度下测量的检测效率（DE）测量和光学耦合效率的估计表明，~98%的输入光束可以从衬底后面辐射在15 × 15 $μm^2$纳米线区域上。观察到NbN OC-SNSPD系统在1550 nm和1310 nm处的DE分别为9.5%和25%（暗计数率：100 c/s）。
2010-02-28 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Demonstration and modelling of time-bin entangled photons from a quantum dot in a nanowire
利用相位相干的皮秒脉冲对共振激发InAsP量子点中的双激子态，通过双激子-激子级联制备时间仓纠缠光子对.我们表明，该方案可以实现嵌入在InP纳米线的点。基本的物理机制可以用一个有效的三能级开放系统主方程来表示和定量分析。模拟参数，包括衰减和强度依赖的退相率提取的实验数据，这反过来让我们预测所产生的纠缠和最佳的操作条件。
2022-05-05 physics.optics quant-ph
Spontaneous emission inhibition of telecom-band quantum disks inside single nanowire on different substrates
研究了InP纳米线中电信波段InAs量子盘的受抑制自发发射。我们已经评估了不同圆盘直径和厚度对抑制的影响。我们还比较了直立的InP纳米线和那些纳米线铺设在二氧化硅（SiO2），硅（Si）衬底上的抑制。我们发现当我们把NW放在高折射率的Si材料上时，抑制作用发生了改变。实验上，对于在SiO2和Si衬底上的NW，在1,500 nm处的Qdisk发射的抑制因子$ζ$分别从4.6减小到2.5。这些抑制甚至比6.4的常设西北小得多。抑制因子与从Qdisk到基导模的耦合和辐射模的连续谱计算的抑制因子吻合得很好。我们的观察可以是有用的集成的NW作为光源的光子纳米器件。
2014-05-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Optically-triggered deterministic spiking regimes in nanostructure resonant tunnelling diode-photodetectors
本研究展示了一种纳米结构RTD-PD器件，可作为光触发、可控的类神经元尖峰发生器，具有低能耗、确定性响应及芯片级集成优势，为神经形态计算提供新方案。
2023-04-23 cs.NE physics.optics
Superconducting nanowire single-photon detector with ultralow dark count rate using cold optical filters
我们报道了一种具有超低暗计数率的超导纳米线单光子探测器（SSPD或SNSPD）的制作。通过在SSPD的输入端引入光学带通滤波器并在3 K下冷却滤波器，在低偏压下暗计数率降低到小于1/100。在1550 nm波长下，暗计数率为0.1cps，系统探测效率为5.6%。我们表明，量子密钥分发（QKD）超过300公里的光纤是可能的数值计算的基础上，假设差分相移QKD协议与我们的SSPD实现。
2013-07-03 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
On demand single photon generation and coherent control of excitons from resonantly driven nanowire quantum dots
本文展示了在共振激发的InAsP/InP纳米线量子点中实现按需单光子生成与激子态相干控制，解决了纳米线量子点共振激发的长期挑战，为片上混合量子光子集成铺平了道路。
2024-09-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Trap-dependent current suppression of optically excited III-V nanowires at cryogenic temperatures
IBM Research（IBM研究院）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Paul Scherrer Institut（保罗谢尔研究所）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本研究首次在低温下研究III-V异质结构，揭示了陷阱状态对电流的温度依赖性抑制机制，并展示了通过热或光能调控陷阱的双调制方法。
2026-02-25 physics.optics
