腔量子電動(dòng)力學(xué)主要研究在微腔中光與物質(zhì)的相互作用,是量子力學(xué)的一個(gè)重要部分。由于光與物質(zhì)相互作用可提供光子與電子/激子的量子界面,從而進(jìn)行能量與信息的交換,因此腔量子電動(dòng)力學(xué)是量子信息的核心部分。半導(dǎo)體量子點(diǎn)是長壽命的固態(tài)量子光源,并且不需要復(fù)雜的固定方式就能夠嵌入半導(dǎo)體材料。同時(shí),光子晶體微腔具有高品質(zhì)因子與小模式體積的優(yōu)點(diǎn),并且不同的光子晶體微腔能夠通過光子晶體波導(dǎo)進(jìn)行耦合。因此,光子晶體微腔-量子點(diǎn)系統(tǒng)是理想的固態(tài)量子信息載體,在實(shí)現(xiàn)片上集成的量子光學(xué)網(wǎng)絡(luò)等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。然而,由于腔-點(diǎn)系統(tǒng)的制備過程復(fù)雜,需要的加工精度較高,國內(nèi)在這一領(lǐng)域的研究尚屬空白。并且,目前國際上對(duì)于腔-點(diǎn)系統(tǒng)的研究,主要集中在量子點(diǎn)基態(tài)的單個(gè)激子上。通常量子點(diǎn)的基態(tài)波函數(shù)較小,與微腔的耦合可以用簡單的偶極近似來分析。這樣的系統(tǒng)耦合強(qiáng)度通常較小,只有一個(gè)光子參與耦合過程,并且由于固態(tài)系統(tǒng)的特性,腔-點(diǎn)系統(tǒng)難以調(diào)控。這些不足之處很大程度上限制了腔-點(diǎn)系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。通過數(shù)年的努力,我們成功制備出高品質(zhì)因子的光子晶體微腔,并實(shí)現(xiàn)了微腔-量子點(diǎn)強(qiáng)耦合系統(tǒng),填補(bǔ)國內(nèi)在該領(lǐng)域的空白。光子晶體的制備需要電... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所)北京市

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

量子光學(xué)網(wǎng)絡(luò)示意圖

圖 1-3 二維光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)。橫坐標(biāo)為晶向，縱坐標(biāo)為能量[5]。3 The energy level structure of 2D photonic crystal. X-axis is the crystal orientatY-axis is the energy[5].圖 1-3 中，紫色背景表示不能滿足全內(nèi)反射條件的區(qū)域，在這個(gè)區(qū)從垂直方向上耗散出去，因此二維平板光子晶體在這個(gè)區(qū)域內(nèi)無法和帶隙。相對(duì)地，白色背景表示能夠滿足全內(nèi)反射條件的區(qū)域，在光子會(huì)被全內(nèi)反射限制在平板之內(nèi)，所有光子能帶都在這個(gè)范圍之對(duì)應(yīng)的是 TE 模式，即模式的電場(chǎng)沿水平方向，磁場(chǎng)沿垂直方向； TM 模式，即模式的電場(chǎng)沿垂直方向，磁場(chǎng)沿水平方向。從圖中可以 模式的第一能帶和第二能帶之間，即存在如淡紅色所示的區(qū)域。該，在垂直和水平方向上均無法傳播，從而形成了光子禁帶。同時(shí)，TM 模式的能帶比較復(fù)雜。因此，對(duì)于二維平板光子晶體，一般主要

InAs 量子點(diǎn)是由于 InAs 和 GaAs 之間的晶格失配形成的[25]。圖 1-5 是樣品結(jié)構(gòu)示意圖。由上往下看，首先是一層 170nm 厚的 GaAs 平板，其正中間生長著一層 InAs 量子點(diǎn)。由于自組織量子點(diǎn)的生長特性，量子點(diǎn)下方有一層約 10 個(gè)原子厚度的濕層。最下方 30nm 厚的 GaAs 做了摻雜，以方便將來接上電極。GaAs 平板下方是大約 1 厚的 AlGaAs 犧牲層。在上方 GaAs 層中刻蝕出光子晶體圖案后，即可用氫氟酸 HF 溶液刻蝕光子晶體下方的 AlGaAs 犧牲層，使得二維平板光子晶體上下方向都是空氣或真空。犧牲層下方是一個(gè) 13 層的分布布拉格反射鏡

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]電子束曝光技術(shù)[J]. 王順祺,黎輝活.  物理. 1974(03)



本文編號(hào)：3333910