Источник одиночных фотонов с использованием коллоидных квантовых точек CdSe/CdS/ZnS на волноводах из нитрида кремния

Касимов Р.Х., Аржанов А.И., Седых К.О., Голиков А.Д., Галанова В.С., Гладуш Ю.Г., Ковалюк В.В., Наумов А.В., Гольцман Г.Н.

Полный текст на elibrary.ru

Ссылка для цитирования:

Касимов Р.Х., Аржанов А.И., Седых К.О., Голиков А.Д., Галанова В.С., Гладуш Ю.Г., Ковалюк В.В., Наумов А.В., Гольцман Г.Н. Источник одиночных фотонов с использованием коллоидных квантовых точек CdSe/CdS/ZnS на волноводах из нитрида кремния // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 1. С. 80–86. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-01-80-86

Kasimov R.Kh., Arzhanov A.I., Sedykh K.O., Golikov A.D., Galanova V.S., Gladush Y.G., Kovalyuk V.V., Naumov A.V., Goltsman G.N. Single photon source based on CdSe/CdS/ZnS quantum dots on silicon nitride waveguides [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. V. 93. 2026. № 1. P. 80–86. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-01-80-86

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Использование метода капельного нанесения для изготовления источника одиночных фотонов. Цель работы. Разработка технологического процесса изготовления источника одиночных фотонов на коллоидных квантовых точках для использования их в фотонных интегральных схемах. Метод. На первом этапе в программе ANSYS Lumerical рассчитываются период и фактор заполнения фокусирующих элементов связи на длинах волн 545 и 600 нм. На втором этапе используется язык программирования Python для изготовления дизайна чипа, на третьем — электронно-лучевая литография для изготовления чипа. На четвертом этапе методом капельного нанесения размещаются квантовые точки. Основные результаты. Разработан технологический процесс изготовления однофотонного источника. Определено положение квантовых точек на фотонной интегральной схеме и измерены их спектральные характеристики. Полученные данные будут использованы для улучшения точности размещения и повышения вероятности высадки одной квантовой точки в отверстие. Практическая значимость. Предложенный технологический процесс может быть полезен для создания однофотонных источников с использованием квантовых точек в фотонных интегральных схемах, что открывает возможности для различных приложений в области квантовых технологий.

Ключевые слова:

интегральная оптика, квантовые точки, фотонная эмиссия, источник одиночных фотонов

Благодарность:

работы выполнены при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации FSME-2025-0004 (изготовление), а также РНФ № 23-79-00056 (численное моделирование и экспериментальное исследование).

Коды OCIS: 130.0130, 130.3120, 250.5230

Список источников:

1. Eisaman M.D., Fan J., Migdall A., et al. Invited review article: Single-photon sources and detectors // Rev. Scientific Instruments. 2011. V. 82. № 7. P. 071101. https://doi.org/10.1063/1.3610677

2. Aharonovich I., Englund D., Toth M. Solid-state single-photon emitters // Nature Photonics. 2016. V. 10. № 10. P. 631–641. https://doi.org/10.1038/nphoton. 2016.186

3. Aharonovich I., Neu E. Diamond nanophotonics // Advanced Opt. Mater. 2014. V. 2. № 10. P. 911–928. https://doi.org/10.1002%2Fadom.201400189

4. He Y.M., Clark G., Schaibley J.R., et al. Single quantum emitters in monolayer semiconductors // Nature Nanotechnol. 2015. V. 10. № 6. P. 497–502. https://doi.org/10.1038%2Fnnano.2015.75

5. Xuedan M., Hartmann N.F., Baldwin J., et al. Room-temperature single-photon generation from solitary dopants of carbon nanotubes // Nature Nanotechnol. 2015. V. 10. № 8. P. 671–675. https://doi.org/ 10.1038/nnano.2015.136

6. Hogele A., Galland C., Winger M., et al. Photon antibunching in the photoluminescence spectra of a single carbon nanotube // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 100. № 21. P. 217401. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.217401

7. Jeantet A., Chassagneux Y., Raynaud C., et al. Widely tunable single-photon source from a carbon nanotube in the Purcell regime // Phys. Rev. Lett. 2016. V. 116. № 24. P. 247402. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.247402

8. Santori C., Pelton M., Solomon G., et al. Triggered single photons from a quantum dot // Phys. Rev. Lett. 2001. V. 86. № 8. P. 1502–1505. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.86.1502

9. Dory C., Fischer K.A., Müller K., et al. Complete coherent control of a quantum dot strongly coupled to a nanocavity // Sci. Rep. 2016. V. 6. № 1. P. 25172. https://doi.org/10.48550/arXiv.1512.05952

10. Gazzano O., Michaelis de Vasconcellos S., Arnold C., et al. Bright solid-state sources of indistinguishable single photons // Nature Commun. 2013. V. 4. № 1. P. 1425. 10.1038/ncomms2434

11. Eich A., Spiekermann T., Gehring H., et al. Single photon emission from individual nanophotonic-integrated colloidal quantum dots // ACS Photonics. 2022. V. 9. № 2. P. 551–558. https://doi.org/10.1021/acsphotonics.1c01493

12. Deka S., Quarta A., Lupo M.G., et al. CdSe/CdS/ZnS double shell nanorods with high photoluminescence efficiency and their exploitation as biolabeling probes // J. American Chem. Soc. 2009. V. 131. № 8. P. 2948–2958. https://doi.org/10.1021/ja808369e

13. Talapin D.V., Mekis I., Götzinger S., et al. CdSe/CdS/ZnS and CdSe/ZnSe/ZnS core–shell — shell nanocrystals // J. Phys. Chem. B. 2004. V. 108. № 49. P. 18826–18831. https://doi.org/10.1021/jp046481g

14. Lim S.J., Chon B., Joo T., et al. Synthesis and characterization of zinc-blende CdSe-based core/shell nanocrystals and their luminescence in water // J. Phys. Chem. C. 2008. V. 112. № 6. P. 1744–1747. https://doi.org/10.1021/jp710648g