【摘 要】
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硅基光互联被认为是最有前景的下一代互联技术.为了能在硅基光互连中实现量子信息处理,硅基单光子源不可或缺.在三维限制的自组装半导体量子点中,激子能级会变为类原子的
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硅基光互联被认为是最有前景的下一代互联技术.为了能在硅基光互连中实现量子信息处理,硅基单光子源不可或缺.在三维限制的自组装半导体量子点中,激子能级会变为类原子的分立能级结构；利用单个量子点中激子在分立能级之间的跃迁即可产生单光子.因此,与硅衬底兼容的单个锗硅量子点被认为是实现硅基单光子源的可能方案之一.本文在硅基图形衬底上外延生长自组装锗硅量子点,得到了周期性排列的高质量低密度锗硅单量子点.为了提高II 型能级结构的锗硅单量子点的发光效率,我们利用光子晶体微腔中的Purcell 效应来增强锗硅单量子点的自发辐射.利用微纳加工工艺,我们实验实现了锗硅单量子点与光子晶体微腔精确耦合器件的制备,单量子点与微腔中心的平均对准误差为22 nm.通过室温光致荧光光谱测试,我们观察到了微腔增强的锗硅单量子点的荧光光谱,在波长1300 nm～1600nm 之间有多个尖锐的谐振发光峰；经过模拟分析,这些发光峰分别对应于光子晶体微腔的腔模.在1537 nm,与普通锗硅单量子点相比,微腔中单量子点发光增强达到了1240 倍,由此估算微腔的Purcell因子为77.5.分析得出,如此高的Purcell因子主要来源于锗硅单量子点与微腔相对位置得到了精确控制.
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