我國電泵單光子發(fā)射研究達到國際先進(jìn)水平

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)單分子科學(xué)團隊的董振超研究小組，通過(guò)發(fā)展與掃描隧道顯微鏡相結合的單光子檢測技術(shù)和分子光電特性調控手段，在國際上首次清晰地展示了空間位置和形貌確定的單個(gè)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)域的核心內容之一，清晰可控的高密度單光子源陣列更是構建量子芯片器件和量子網(wǎng)絡(luò )的關(guān)鍵。但受實(shí)驗技術(shù)和熒光淬滅效應的制約，基于單個(gè)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)團隊經(jīng)過(guò)長(cháng)期探索，通過(guò)巧妙調控隧道結納腔等離激元的寬頻、局域與增強特性，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造，成功獲得了來(lái)自氯化鈉脫耦合層表面上的單個(gè)孤立酞菁分子的電致分子熒光。

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

在此基礎上，他們構筑了二維3×3分子陣列，測量發(fā)現所有分子均表現出近乎全同的單光子發(fā)射特性，實(shí)現了高密度單光子源陣列的構造和展示。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。