單光子發射器成果與進展(一)

單光子發射器成果與進展(一): 運用成熟半導體製程實現高相容性單光子發射器

• 寬能隙材料中單色中心波長（單缺陷態）在量子應用領域展現出顯著潛力。結合成熟的矽基半導體製程與奈米結構製造技術，被視為開發新型單光子發射器的重要途徑。
• 二氧化矽（SiO₂）為製造光子結構的優異候選材料，因其組成元素矽與氧均擁有核自旋為零的穩定同位素，適合作為形成自旋缺陷態的宿主。為提升其單光子發射器的穩定性，採用於二氧化矽上生長氮化矽（SiN）的方法，進而獲得高單光子純度與明顯零聲子線（ZPL）的發射特性。其德拜–沃勒因子（Debye–Waller factor, FDW）高達 0.74，與鑽石中Ⅳ族缺陷相當。進一步測量顯示此單光子發射器展現強烈聚束效應；透過二階自相關函數的分析，證實其能階結構中存在中間態，並對光致發光極化、飽和強度及穩定性提供了進一步理解。
• SiN/SiO₂/Si 三層結構的單光子發射器於室溫下展現優越光學性能。其製程採用高密度等離子體化學氣相沉積（HDPCVD）技術，以生長低背景螢光與低缺陷發射的高品質 SiN 層。經退火後，氮原子於 SiN/SiO₂ 界面擴散達成鈍化效果；同時，氮摻雜改變了 SiO₂ 的費米能階，使單光子發射器的電荷態趨於最穩定狀態。此一過程展現了透過先進製程精準調控單光子發射中心的關鍵技術，為量子光源的發展奠定重要基礎。