MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798342718561
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31561262
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a530.1
■1001  ▼aParto,  Kamyar.
■24510▼aEngineering,  Control,  and  Integration  of  2D  Based  Quantum  Defects  for  Integrated  Quantum  Photonics
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  California,  Santa  Barbara▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a212  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-05,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Moody,  Galan;Banerjee,  Kaustav.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  California,  Santa  Barbara,  2024.
■520    ▼aSolid-state  quantum  emitters  are  an  indispensable  resource  for  quantum  photonic  technologies  including  optical  quantum  processors,  transceivers  for  secure  communications  and  networking,  and  random  number  generation.  These  technologies  can  be  made  into  compact  and  efficient  modules  by  leveraging  the  mature  silicon  photonics  ecosystem;  however,  suitable  quantum  emitters  have  not  yet  been  demonstrated  in  silicon-based  photonics.  The  development  of  CMOS-compatible,  high-quality  quantum  emitters  capable  of  on-demand  single-photon  generation  could  revolutionize  the  field  of  quantum  information  in  the  same  way  the  laser  has  transformed  global  communications  and  high-speed  data  networks. Two  key  requirements  are  necessary  to  address  this  challenge:  (1)  identification  of  emitters  capable  of  high  purity,  high  indistinguishability,  and  bright  single-photon  generation,  and  (2)  the  deterministic  integration  and  alignment  of  such  emitters  with  silicon-based  photonic  microcavities  to  achieve  efficient  on-chip  emission.  Many  platforms  have  been  developed  to  address  the  first  challenge,  including  quantum  dots,  diamond  color  centers,  and  defects  in  two-dimensional  materials  .  The  second  challenge  has  been  more  difficult  to  overcome  and  calls  for  a  hetero-integrated  approach  that  integrates  materials  hosting  high-quality  emitters  into  the  silicon-photonic  fabrication  flow.In  recent  years,  the  discovery  of  defect-based  single  quantum  emitters  (SQEs)  in  2D  materials  (2DMs),  most  notably  WSe2  and  h-BN,  has  given  a  boost  to  this  effort.  In  this  thesis,  I  present  our  experiments  that  shed  light  on  the  origins  of  SQEs  in  2DMs  and  practical  methods  to  site-specifically  engineer  SQEs  in  2D  materials  with  50  nm  spatial  resolution,  near  unity  yield,  over  95%  purity,  and  record-breaking  working  temperatures-  an  achievement  exclusive  to  2D  material  platforms.  I  will  present  several  advances  in  photonic  integration  of  these  emitters  that  resulted  in  a  development  of  a  2D-compatible  photonic  integration  platform.  The  first  is  the  growth  of  high-quality,  non-stoichiometric  silicon  nitride,  which  eliminates  the  auto-fluorescence  background  in  stoichiometric  Si3N4  films.  The  second  is  the  process  to  embed  emitters  within  the  photonic  waveguiding  layer,  enabling  efficient  coupling  to  a  single  guided  optical  mode  and  the  third  is  the  alignment  of  the  emitter  position  and  optical  dipole  moment  with  the  cavity  mode,  resulting  in    46%  on-chip  single-photon  collection  efficiency  and    95%  single-photon  purity  at  room  temperature.  This  is  the  first  demonstration  of  microcavity  integration  of  quantum  emitters  in  two-dimensional  material  emitters  with  silicon-based  photonics,  which  improved  the  on-chip  coupling  efficiency  by  an  order-of-magnitude  over  previous  demonstrations.Finally,  I  will  present  an  outlook  to  the  future  of  this  platform  and  specifically  our  progress  to  integrate  our  cavity-coupled  SQEs  into  diode  structures  enabling  electrical  triggering  of  single-photons  and  prototyping  the  first  on-chip  quantum  light  emitting  device  (qLED).
■590    ▼aSchool  code:  0035.
■650  4▼aQuantum  physics
■650  4▼aOptics
■650  4▼aPhysics
■650  4▼aEngineering
■653    ▼a2D  materials
■653    ▼aQuantum  emitters
■653    ▼aQuantum  photonics
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■653    ▼aSingle  quantum  emitters
■690    ▼a0599
■690    ▼a0752
■690    ▼a0605
■690    ▼a0537
■71020▼aUniversity  of  California,  Santa  Barbara▼bElectrical  &  Computer  Engineering.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-05B.
■790    ▼a0035
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17164127▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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