微腔—量子点强耦合体系中的腔量子电动力学与调控

发布时间：2021-08-10 10:40

　　腔量子电动力学主要研究在微腔中光与物质的相互作用,是量子力学的一个重要部分。由于光与物质相互作用可提供光子与电子/激子的量子界面,从而进行能量与信息的交换,因此腔量子电动力学是量子信息的核心部分。半导体量子点是长寿命的固态量子光源,并且不需要复杂的固定方式就能够嵌入半导体材料。同时,光子晶体微腔具有高品质因子与小模式体积的优点,并且不同的光子晶体微腔能够通过光子晶体波导进行耦合。因此,光子晶体微腔-量子点系统是理想的固态量子信息载体,在实现片上集成的量子光学网络等方面有着广泛的应用前景。然而,由于腔-点系统的制备过程复杂,需要的加工精度较高,国内在这一领域的研究尚属空白。并且,目前国际上对于腔-点系统的研究,主要集中在量子点基态的单个激子上。通常量子点的基态波函数较小,与微腔的耦合可以用简单的偶极近似来分析。这样的系统耦合强度通常较小,只有一个光子参与耦合过程,并且由于固态系统的特性,腔-点系统难以调控。这些不足之处很大程度上限制了腔-点系统的进一步发展。通过数年的努力,我们成功制备出高品质因子的光子晶体微腔,并实现了微腔-量子点强耦合系统,填补国内在该领域的空白。光子晶体的制备需要电... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市

【文章页数】：93 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

量子光学网络示意图

图 1-3 二维光子晶体的能带结构。横坐标为晶向，纵坐标为能量[5]。3 The energy level structure of 2D photonic crystal. X-axis is the crystal orientatY-axis is the energy[5].图 1-3 中，紫色背景表示不能满足全内反射条件的区域，在这个区从垂直方向上耗散出去，因此二维平板光子晶体在这个区域内无法和带隙。相对地，白色背景表示能够满足全内反射条件的区域，在光子会被全内反射限制在平板之内，所有光子能带都在这个范围之对应的是 TE 模式，即模式的电场沿水平方向，磁场沿垂直方向； TM 模式，即模式的电场沿垂直方向，磁场沿水平方向。从图中可以 模式的第一能带和第二能带之间，即存在如淡红色所示的区域。该，在垂直和水平方向上均无法传播，从而形成了光子禁带。同时，TM 模式的能带比较复杂。因此，对于二维平板光子晶体，一般主要

InAs 量子点是由于 InAs 和 GaAs 之间的晶格失配形成的[25]。图 1-5 是样品结构示意图。由上往下看，首先是一层 170nm 厚的 GaAs 平板，其正中间生长着一层 InAs 量子点。由于自组织量子点的生长特性，量子点下方有一层约 10 个原子厚度的湿层。最下方 30nm 厚的 GaAs 做了掺杂，以方便将来接上电极。GaAs 平板下方是大约 1 厚的 AlGaAs 牺牲层。在上方 GaAs 层中刻蚀出光子晶体图案后，即可用氢氟酸 HF 溶液刻蚀光子晶体下方的 AlGaAs 牺牲层，使得二维平板光子晶体上下方向都是空气或真空。牺牲层下方是一个 13 层的分布布拉格反射镜

【参考文献】：
期刊论文
[1]电子束曝光技术[J]. 王顺祺,黎辉活.  物理. 1974(03)



本文编号：3333910