碳掺杂六方氮化硼的低本底单光子发射及多波长电致发光

《Chemistry of Materials》：Low-Background Single-Photon Emission and Multiwavelength Electroluminescence from Carbon-Doped Hexagonal Boron Nitride

本研究提出碳掺杂策略，通过高温掺杂与空气退火实现六方氮化硼中高密度单光子发射体可控生成，室温发射能量1.7-2.5 eV并有效抑制背景发射。在78K下构建的范德华异质结器件展示了1.66 meV窄线宽电驱动发光，为芯片量子应用提供新途径。

　　

二维材料中的单光子发射体（SPEs）为可扩展的量子技术带来了巨大的潜力。六方氮化硼（hBN）因其高化学稳定性和出色的光子提取效率而受到广泛关注。然而，在hBN中实现可控的缺陷工程和电激发仍然是一个关键挑战。在这里，我们提出了一种碳掺杂策略，以实现hBN中高密度SPEs的可控生成。通过高温碳掺杂和随后的空气退火处理，我们在室温下实现了1.7–2.5 eV范围内的单光子发射，并有效抑制了背景发射。此外，我们使用碳掺杂的hBN（hBN:C）制备了一种范德华（vdW）异质结器件。在78 K时观察到了许多低背景的电驱动尖峰发射，其能量范围为1.7至3.1 eV，其中最窄的线宽为1.66 meV。我们的发现为将hBN缺陷集成到紧凑型单光子器件中，用于片上量子应用提供了一条有前景的途径。