研究目的
利用原子力显微镜通过应变工程,在二维材料中实现单光子发射器确定性定位的方法开发。
研究成果
原子力显微镜压痕法可在二维材料中实现精确的应变工程,以高重复性将单光子发射器确定性定位,并在高达60K的温度下保持稳定。该方法便于与光子结构集成,为量子技术提供可扩展平台,并在温度稳定性和光谱控制方面具有进一步优化潜力。
研究不足
该技术可能受限于原子力显微镜的力范围及大位移时的针尖滑动;单光子发射器存在光谱漂移(90-130微电子伏特),且由于背景发射的采集导致g(2)(0)值不理想;因信噪比问题无法测量60K以上的反聚束效应。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用基于原子力显微镜(AFM)的方法对二维材料/聚合物复合材料施加机械应力,通过产生局部应变场来诱导单光子发射器(SPEs)。其原理是实现纳米级精度的SPE定位。
2:样本选择与数据来源:
将化学气相沉积生长的单层WSe2转移至不同厚度(如70纳米和320纳米)的PMMA薄膜上,该薄膜位于SiO2/Si衬底上。
3:实验设备与材料清单:
原子力显微镜(Park Systems NX10)、悬臂梁(Nanosensors SSS-NCHR、DT-NCHR、NCHR)、PMMA、SiO2/Si晶圆、WSe2、低温恒温器(Montana Instruments Cryostation C2)、激光器(HeNe激光器、Ti:蓝宝石激光器)、光谱仪、探测器(硅雪崩光电二极管)。
4:0)、悬臂梁(Nanosensors SSS-NCHR、DT-NCHR、NCHR)、PMMA、SiO2/Si晶圆、WSe低温恒温器(Montana Instruments Cryostation C2)、激光器(HeNe激光器、Ti:
4. 实验步骤与操作流程:通过受控力或位移进行AFM压痕;在低温(如4 K)下进行荧光成像和光致发光(PL)映射以检测SPEs;利用自相关和时间分辨PL测量确认单光子发射。
5:实验步骤与操作流程:
5. 数据分析方法:对压痕深度和发射波长进行统计分析,对寿命测量进行指数拟合,并计算g(2)(0)值以确认反聚束效应。
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Atomic Force Microscope
NX10
Park Systems
Used for indenting the 2DM/polymer composite to create localized strain fields and SPEs.
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Cantilever
SSS-NCHR
Nanosensors
Used with AFM for indentation, with sharp tip for precise indents.
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Cantilever
DT-NCHR
Nanosensors
Used with AFM for indentation, with blunt tip for larger indents.
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Cantilever
NCHR
Nanosensors
Used with AFM for indentation, with intentionally blunted tip.
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Cryostat
Cryostation C2
Montana Instruments
Used for low-temperature photoluminescence measurements.
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Laser
HeNe laser
Used for excitation in photoluminescence and autocorrelation measurements.
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Laser
Ti:sapphire laser
Used for time-resolved photoluminescence measurements.
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Detector
Si avalanche photodiode
Used for detecting photons in autocorrelation and TRPL measurements.
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Spectrometer
LabRam HR Evolution
Horiba
Used for photoluminescence mapping and spectral analysis.
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