微腔中量子点单光子及纠缠光子的发射与检测

研究基于半导体量子点微腔结构的单光子发射、单光子态构筑和检测。采用分子束外延技术研究长波长稀疏密度InAs自组织量子点生长，研究单量子点激子、双激子非经典光辐射效应，研究双激子产生纠缠光子对机制。通过分析检测非经典光辐射统计涨落，直接对单光子量子态等进行高精度的精密探测；采用单量子点施加单轴应力，调谐量子点限制势的对称性，以达到调谐激子精细结构的劈裂。测量InAs单量子点激子辐射偏振态，使交换劈裂能量接近零，测量双激子级联辐射偏振纠缠光子态。定量分析光子对量子态，构造光子对偏振态的密度矩阵。研究了两个空间间隔为40um的InAs单量子点的光子散射场与场、光子与光子相关性，发现低温下单光子相干散射（干涉可见度达20%）现象。由于两个不同量子点发射光子具有不可分辨性，观察到干涉可见度达40%的双光子干涉。在Si基自催化纳米线中量子点结构生长研究中发现：Si基自催化形成的GaAs纳米线自组织生长的InAs量子点分布于侧面，对其激子级联发射、单光子特性进行综合分析，观测到了单根分叉GaAs纳米线中单InAs量子点的高纯单光子发射，光子计数是其他纳米线量子点的20倍。用电子束曝光干法离子刻蚀等先进半导体纳米工艺制备分布布拉格反射结构和光子晶体结构微腔，研究量子点微腔耦合效应对量子点激子、双激子级联光辐射效应。建立1.31-1.55微米波段单光子检测二级强度关联检测技术，制备出高性能单光子发射器件。