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亲水性蛋白偶联量子点的双光子光学特性得以保留
摘要： 采用波长范围为700-1000纳米的可调谐飞秒激光系统，通过双光子激发发射技术，在宽光谱范围内研究了蛋白质偶联胶体CdSe量子点的非线性光学特性。对于粒径2.9纳米的亲水性CdSe量子点，其双光子吸收截面σ2的最大值为4505 GM，而在900纳米波长处测得双光子激发作用截面σ2·QY为0.101 GM。这些以分子量归一化的非线性吸收截面值，可用于比较所研究量子点与各类纳米体系或有机染料的非线性特性。这类覆盖亲水性胶体量子点的蛋白质特性，有望应用于非线性生物成像领域。
关键词： 亲水化、半导体量子点、非线性光学特性、纳米光子学、蛋白质
更新于2025-11-20 15:33:11
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来自半导体量子点的双向提取光子之间的单光子干涉
摘要： 我们报道了外延生长的半导体量子点双向提取单光子干涉的实验验证。这些量子点直接连接至单模光纤。通过二阶光子关联测量中反聚束效应的检测，证实了透射与反射方向的单光子特性。利用将两个输出端引入2×2光纤耦合器自然形成的马赫-曾德尔干涉仪，进行了单光子一阶关联测量。
关键词： 单光子干涉、单模光纤、马赫-曾德尔干涉仪、半导体量子点
更新于2025-09-23 15:21:01
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球形半导体量子点中具有二阶场量子化的电磁感应光栅
摘要： 提出了一种基于二阶场量子化形式体系中电磁感应光栅的新方法，可将弱探测光束衍射至高阶方向，为半导体量子点实现量子信息处理提供了新途径。该二阶场量子化形式体系能将原子与光子描述为多体系统。当对作为三能级系统的球形量子点施加驻波耦合场时，基于电磁感应透明效应形成诱导衍射光栅。由于相位调制作用，零级光强减弱而一级衍射效率显著提升；相反，通过吸收调制实现的探测光束衍射效果微弱。仿真结果表明：探测光场与控制光场的光子数及量子点内部其他参数均可提升相位光栅的衍射效率。实验证实了兼具高透射率的相位衍射光栅，其一级衍射效率达30%。同时研究了量子点尺寸对其光学响应的影响。该模型在光通信和量子信息网络中基于半导体量子点的光子器件设计方面具有潜在应用价值。
关键词： 电磁感应光栅（EIG），半导体量子点（SQD），二次场量子化
更新于2025-09-23 15:21:01
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用于高效量子点单光子源的混合环形布拉格光栅设计
摘要： 我们提出了一种混合圆形布拉格光栅（hCBG）的设计方案，用于高效提取嵌入GaAs中的InAs量子点（QDs）所发射的单光子。时域有限差分模拟表明，在50纳米带宽范围内可获得高达96%的极高单光子收集效率（PCE），并在腔共振处实现显著的19倍珀塞尔因子。我们还系统研究了包括SiO2厚度、光栅周期、间隙宽度和中心圆盘半径在内的几何参数以提升器件性能。最后，我们研究了位于hCBG不同位置的量子点的PCE和珀塞尔因子，结果表明该设计对量子点位置偏差具有极强的鲁棒性。
关键词： 半导体量子点，圆布拉格光栅，单光子源
更新于2025-09-23 15:21:01
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考虑非局域效应的半导体量子点与金属纳米粒子混合体系中的电磁感应光栅
摘要： 研究了一种混合体系的光学偏振特性，该体系包含一个间距极近的球形单量子点（建模为三能级V型系统）和一个金属纳米粒子。两者采用经典处理方式并通过偶极-偶极相互作用机制耦合。单量子点与金属纳米粒子间的相互作用展现出有趣的光学响应：在弱探测场条件下并考虑金属纳米粒子的非局域性修正时，混合体系的吸收谱呈现具有双吸收峰的电磁感应透明窗口，其中等离激元辅助的量子干涉对峰位和峰强起关键作用——引入非局域效应会显著改变这些特征。通过施加驻波耦合场诱导激子透明效应，可构建探测衍射光栅。本研究成果在全光通信等多个领域具有重要应用价值。
关键词： 金属纳米粒子（MNP），混合系统，电磁感应光栅（EIG），非局域性，半导体量子点（SQD）
更新于2025-09-23 15:19:57
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用于多种金属离子比色识别的发光硫量子点。
摘要： 采用硫代硫酸钠的经典化学方法合成了发光硫量子点（Sdots），其中原位生成的元素硫通过氢氧化钠蚀刻处理。与先前报道的块状硫蚀刻技术相比，该方法显著缩短了Sdots的合成时间。所制备的Sdots表现出激发依赖性光致发光（量子产率2.5%）、紫外光照射下的光稳定性、优异的水介质分散性以及数周后的持续稳定性。值得注意的是，反应过程中PEG-400氧化未产生干扰发射。随后将该Sdots作为双功能探针用于金属离子检测：荧光法显示其对Co2?具有优先选择性；而单一Sdots探针可通过加入待测物后立即显现的颜色变化，比色区分Co2?、Cr??和Pb2?等多种金属离子。借助色调图像和色调光谱（或直方图）展示了Sdots的颜色变化，这将有助于开发基于Sdots的便携式检测设备。本研究为这种新兴领域的发展做出贡献，该单元素纳米材料有望成为发光金属纳米材料的替代选择。
关键词： 比色识别、光致发光、色调、硫代硫酸钠、Sdots（半导体量子点）、金属离子
更新于2025-09-23 15:19:57
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ZnO纳米棒与等离子体金属纳米颗粒及半导体量子点的相互作用
摘要： 我们通过等离子体金属纳米粒子对ZnO纳米棒近带边发射的增强效应进行建模，并将其与半导体量子点对ZnO的发射增强效果进行对比。选取吸收能量接近Ag和Au纳米粒子的特定CdSe量子点，构建与ZnO的复合模型体系，以探究ZnO本征缺陷与等离子体激元激发在实现光谱选择性发光增强中的作用。结合激发波长依赖的光致发光光谱及量化相关跃迁与等离子体吸收的理论模型表明：要实现发射增强，不仅需要ZnO纳米棒与金属纳米粒子/量子点之间形成优化的能带排列，其复杂的电荷转移机制也至关重要。该理论模型还直接提供了量化ZnO中各类电子跃迁相关速率常数及其在引入等离子体纳米粒子后变化的方法。结果表明：虽然深能级缺陷态可能促进ZnO与等离子体纳米粒子间的关键电荷转移过程，但其单独存在既不能保证紫外发射增强，也无法确保两体系间形成强等离子体耦合。这些发现为设计具有等离子体效应与电荷转移耦合效应的新型多组分体系提供了思路，可应用于电荷局域化、能量收集及发光增强领域，尤其适用于电触发纳米光子学应用。
关键词： 氧化锌纳米棒、等离子体金属纳米粒子、半导体量子点、发光增强、电荷转移
更新于2025-09-23 15:19:57
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受准静态噪声主动解耦的驱动电子自旋量子比特的相干性
摘要： 半导体量子点中电子自旋量子比特的相干性主要受低频噪声影响。过去十年间，人们通过材料工程努力抑制此类噪声，使静止量子比特的自旋退相位时间显著延长。然而，决定控制保真度的自旋操控过程中的环境噪声作用尚不明确。我们展示了一种电子自旋量子比特，其受驱动演化过程中的相干性主要受高频电荷噪声限制，而非任何半导体器件固有的准静态噪声。我们采用反馈控制技术主动抑制后者，在砷化镓量子点中实现了高达99.04±0.23%的π翻转门保真度。研究表明，受驱动演化相干性受拉比频率处纵向噪声限制，其频谱与同位素纯化硅量子比特中观测到的1/f噪声相似。
关键词： 砷化镓量子点、低频噪声、拉比频率、1/f噪声、半导体量子点、π翻转门保真度、同位素纯化硅量子比特、反馈控制技术、高频电荷噪声、电子自旋量子比特
更新于2025-09-19 17:13:59
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一种高效的半导体量子点纠缠光子源
摘要： 光子纠缠，也被称为"幽灵般的超距作用"，是量子密码学和量子计算领域极具前景的解决方案。前者将构建无法破解的密码系统，后者则能比任何经典计算机更快地解决特定问题。要实现量子信息处理的实用化，需要满足以下特性的理想纠缠光子源：按需生成、高保真度、超高亮度、高提取效率以及高温运行。从实际应用角度，更倾向于采用与现有固态技术兼容的简易方案。自组织半导体量子点（QDs）通过激子和双激子的辐射复合，有望成为按需产生单光子与纠缠光子对的可靠光源。
关键词： 量子计算、半导体量子点、纠缠光子源、量子密码学
更新于2025-09-19 17:13:59
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InAs<sub>1-x-y</sub>Sb<sub>x</sub>P<sub>y</sub>梯度组分量子点在InAs(100)衬底上的成核时序与电子特性
摘要： 我们对在InAs(100)衬底上以Stranski-Krastanov生长模式生长的In-As-Sb-P组分液相梯度成分量子点(GC-QDs)的成核过程、形貌特征及电子光学性质进行了系统研究。这些GCQDs直径为10-120纳米，高度为2-20纳米，其组分分布呈现顶部Sb含量最高约20%、底部P含量最高约15%的分离特征，因而预期空穴将在量子点上部区域形成局域态。通过采用考虑应变和内建静电势的八带k·p模型，我们计算了与实验观测体系高度吻合的多种InAs1?x?ySbxPy GCQDs的空穴基态能级与电荷密度。最终结合实验与理论数据，获得了GCQDs集合体的吸收光谱。实测与模拟吸收谱的高度一致性表明，这类GCQDs可通过理论指导设计实现特定器件的定向制备。
关键词： 吸收光谱，成核过程，电子特性，半导体量子点，液相外延，自组装
更新于2025-09-19 17:13:59