中科大发现基于单原子层的新型单光子源

中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等与华盛顿大学许晓栋、香港大学姚望合作,在国际上首次在类石墨烯单原子层半导体材料中发现非经典单光子发射器,连接了量子光学和二维材料这两个重要领域,打开了一条通往新型光量子器件的道路。

本报讯 中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等与华盛顿大学许晓栋、香港大学姚望合作,在国际上首次在类石墨烯单原子层半导体材料中发现非经典单光子发射器,连接了量子光学和二维材料这两个重要领域,打开了一条通往新型光量子器件的道路。该工作近日在线发表在《自然》杂志子刊《自然·纳米技术》上。同期的“新闻视角”栏目撰文评论该工作“开辟了一个新的研究领域”。

自2004年曼彻斯特大学的安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功制备石墨烯(即单原子层碳)以来,其美妙的物理内涵和优异的性质引发了对基础和应用研究的热潮,这两位科学家因此获得了2010年诺贝尔物理奖。然而石墨烯不具备可直接发光的电子结构,限制了其在光电器件方面的应用。最近,一类新型的类石墨烯材料单原子层二硒化钨由于其独特的光电性质受到广泛的关注。然而,此前国际上所有关于单原子层二维材料的研究都集中于经典光学领域,还未在实验上观察到量子光学现象。

潘建伟、陆朝阳等领导的团队在国际上首次实验发现,二硒化钨二维单原子层中的原子缺陷能够成为发射单光子的器件,具有很好的单色性和偏振性质,并且可以通过外加磁场大幅调控发光波长。

陆朝阳教授介绍说,由于基于单原子层的量子调控的潜在前景和新颖物理意义,该领域很快成为国际激烈竞争的焦点。这次同时在《自然·纳米技术》在线发表的还有稍晚于中国团队投稿的三个欧美独立研究团队的类似研究成果,分别来自瑞士苏黎世联邦理工学院、法国强磁场国家实验室和美国罗切斯特大学。(通讯员 杨保国)

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