我國電泵單光子發(fā)射研究達(dá)到國際先進(jìn)水平

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)單分子科學(xué)團(tuán)隊的董振超研究小組，通過發(fā)展與掃描隧道顯微鏡相結(jié)合的單光子檢測技術(shù)和分子光電特性調(diào)控手段，在國際上首次清晰地展示了空間位置和形貌確定的單個分子在電激勵下的單光子發(fā)射行為及其單光子源陣列。國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》日前發(fā)表了這項成果。

單光子源研究是量子信息領(lǐng)域的核心內(nèi)容之一，清晰可控的高密度單光子源陣列更是構(gòu)建量子芯片器件和量子網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。但受實驗技術(shù)和熒光淬滅效應(yīng)的制約，基于單個孤立分子的電泵單光子發(fā)射行為一直未能得到清晰明確的展示。

中科大單分子科學(xué)團(tuán)隊經(jīng)過長期探索，通過巧妙調(diào)控隧道結(jié)納腔等離激元的寬頻、局域與增強(qiáng)特性，拓展了測量極限。他們優(yōu)化了熒光分子與脫耦合層材料的選擇與構(gòu)造，成功獲得了來自氯化鈉脫耦合層表面上的單個孤立酞菁分子的電致分子熒光。

發(fā)現(xiàn)電泵單分子發(fā)光表現(xiàn)出明顯的光子反聚束效應(yīng)，所測量到的二階相關(guān)函數(shù)在零延遲時的數(shù)值均小于0.5，單光子發(fā)射的純凈度指標(biāo)最好可以小到0.09，達(dá)到電泵單光子發(fā)射的國際先進(jìn)水平。

在此基礎(chǔ)上，他們構(gòu)筑了二維3×3分子陣列，測量發(fā)現(xiàn)所有分子均表現(xiàn)出近乎全同的單光子發(fā)射特性，實現(xiàn)了高密度單光子源陣列的構(gòu)造和展示。這些成果不僅為在納米尺度研究金屬附近分子的光物理現(xiàn)象提供了新手段，也為研發(fā)面向光電集成量子技術(shù)的電泵單分子單光子源提供了新思路。