单光子发射CsPbX3 单颗粒钛矿胶体量子点/配体C8/C18-CsPbI3钙钛矿量子点
单光子发射CsPbX3 单颗粒钛矿胶体量子点/配体C8/C18-CsPbI3钙钛矿量子点
量子信息技术可能在未来某个时期实现能够在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量以及提高检测精度等方面超越现有经典信息系统的能力限制，并成为各国争夺技术制高点的关键技术手段。当前阶段的大多数量子信息处理器都必须配备能够产生大量不可区分的单光子或纠缠态光子对的量子发射器。
一个卓越的固态量子发射器，在理论上需满足特定条件：其光学相干时间（T₂）需趋近于辐射寿命（T₁）的一倍半关系，并表示为 T₂ = 1.5 T₁。然而，在实际应用中追求这一理想型固态量子发射器几乎面临难以逾越的技术瓶颈。这是因为光子散射和自旋噪音等外界因素的影响使得其光学去相干性显著降低。
除此之外，在介质中电荷密度的变化通常会引发发射器谱线的变化过程，并伴随发生跃迁现象；进而引发长时间尺度上的非相干现象。基于此分析可知，在现有条件下真正可用于实际操作的量子发射器数量极其有限。
通过自组装工艺合成的III-V族固体半导体纳米颗粒表现出优异的光致发光性能（PL），然而其制备工艺较为复杂难以实现大规模工业化生产（fabrication）。相比之下，在化学合成条件下获得的胶体纳米颗粒展现出显著的优势（superiority）：在溶液中可实现大批量（high throughput）制备（synthesis）。同时具备操作简便和经济实用的特点（characteristics），可以直接集成到单个纳米颗粒发射器中使用（application）。
CsPbX₃（当X分别为Cl、Br、I时）是一种钙钛矿型纳米材料，在单光子发射特性方面表现出较长的自 coherence时间以及较短的发光寿命。
图1. 铯基铅卤化钙钛矿量子点的基本性质
要点1.钙钛矿量子点单光子发射的优势
胶态钙钛矿量子点不仅展示了高效率的批量生产低能耗的优势，并且能够通过精确控制其尺寸与形状实现材料性能的有效调控；同时具备灵活调节其化学组成的能力。
所合成的是13.5±2 nm尺寸可控的CsPbBr3钙钛矿量子点，并通过使用含有N和S官能团的两性配体实现了对其的有效保护。与采用油胺和油酸作为配体保护的传统钙钛矿量子点相比，在相同条件下表现出更高的稳定性。
3）在常温环境下，钙钛矿型量子点材料展现出卓越的抗缺陷性能，在可见光谱范围内能够以较窄的激发光谱呈现，并且实现接近于100%的量子产率。
图2. 在3.6K时，单颗粒钙钛矿量子点的表征
要点2. 钙钛矿量子点优异的单光子发射性能
研究表明，在室温条件下CsPbBr3钙钛矿量子点的吸收极限达到2.42电子伏特，并展现出明显的激发特征峰。这种材料在该能量范围内的高选择性激发特性源于其优异的量子限域性能。进一步分析发现，在该能量范围内的激发中心位置位于2.38电子伏特处且半峰宽度约为90毫微米这一数值接近室温下单颗粒材料对应的激发线宽值这表明该材料呈现良好的尺寸独立性和高度均匀性
CsPbBr3钙钛矿量子点呈现出较长的相干时间（80 ps），同时具有较长的激发时间（210 ps）。其中，在总激发时间中相干时间所占比例显著较高。这种特性表明钙钛矿量子点不仅具备低成本且易于规模化生产的优点，并且可以通过非常简便的方式结合腔体集成化的量子发射器装置，在可见光范围内生成可调节波长的纠缠态光子对或难以分辨的单个光子。
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