Photophysics of quantum emitters in hexagonal boron nitride

2004 yılında grafenin ke¸sfinden bu yana, iki boyutlu (2D) malzemeler büyük ilgi gördü. Farklı optik, mekanik ve elektriksel özelliklerinden dolayı altıgen bor nitrür (h-BN) hem temel araştırma hem de cihaz uygulamaları için düşünülmüştür. h-BN kusur merkezlerinden oda sıcaklığındaki tek foton emisyonunun yakın zamanda gözlemlenmesi, onu kuantum fotonik uygulamaları için de heyecan verici bir malzeme platformu haline getiriyor. Tek foton kaynakları, kuantum hesaplama, kuantum algılama ve kuantum telekomünikasyon gibi kuantum teknolojilerinde önemli bir rol oynar. Bu kuantum teknolojileri, kuantum fiziğine karşılık gelir ve girişim, süperpozisyon, dolaşma ve sıkıştırılmış durumlar gibi ¨ozellikler kullanır. Bu nedenle, parlak, ayırt edilemez ve saf tek fotonlar gerektirir. h-BN'deki kuantum yayıcılar, y¨uksek parlaklıkları, y¨uksek kararlılıkları ve spektral ayarlanabilirlikleri nedeniyle son yıllarda kapsamlı bir şekilde araştırılmıştır. Kuantum yayıcıların tam mikroskobik kökeni bilinmemekle birlikte, h-BN'deki kusur merkezlerinin varlığından dolayı derin kusur emisyonuna atfedilir. h-BN'deki kuantum yayıcıların fotofiziğini incelemek için, ticari olarak temin edilebilen çözelti bazlı h-BN pulları üzerinde optik olarak aktif kusur merkezleri oluşturmak için termal tavlama işlemlerini kullandık. İlk olarak, hata merkezlerini başarılı bir şekilde oluşturup oluşturmadığımızı görmek için oda sıcaklığında optik karakterizasyonlar yaptık. Ardından emiterlerin fotostabilitesini araştırmak için sıvı helyum sıcaklığında fotolüminesans (PL) ve spektral difüzyon ölçümleri yaptık. Bu PL emisyonlarının fotostabilitesini onayladıktan sonra, bu PL emisyonlarının kuantum yapısını araştırmak için Hanbury Brown ve Twiss interferometre kullanarak foton antibunching ölçümleri gerçekleştirdik. Zamana bağlı tek foton sayma yöntemini kullanarak, bu kuantum yayıcıların ömürlerini de ölçtük. Son olarak, manyeto-PL ölçümleri yaptık ve uygulanan düzlem dışı manyetik alan altında spin kusurlarını inceledik. Uygulanan alan 0T'den 7T'ye yükseltildiğinde, yayıcıların entegre PL yoğunluğunda bir büyüklük sırasına kadar önemli bir azalma gözlemlendi. Kuantum yayıcıların PL emisyon yoğunluğunda gözlenen fotokarartma, dönüş seçici, ışınımsal olmayan sistemler arası geçiş (ISC) geçişlerinin varlığına bağlanmıştır.