单光子源（SPU）对量子通信和量子计算至关重要。使用量子点（BQs）系统尤其引人注目，因为它们能够按需发射一颗光子，这使它们成为量子密钥分发协议中生成量子比特的理想候选者。将量子源集成到光子电路中是实现“即插即用”量子技术的关键一步。然而，最性能优越的SPU（III-V型BQs）仅在低温下工作，这对实际应用构成重大障碍。相比之下，基于CdSe（II-VI型BQs）的量子点在300K下工作，并在可见光波长范围内（蓝绿）发射光，这允许在水中和空气中进行长距离自由空间通信。本论文旨在开发一种能够在非低温下工作的片上SPU。该光源由集成在ZnSe锥形纳米线中的CdSe量子点构成，采用分子束外延在GaAs（111）B上制备，并在其上刻制了图案。纳米线的几何形状通过作为单模波导来改善光的提取，而锥形外壳的形状则改善了自由空间发射控制。我们研究了在室温下发射器的光学性能，获得了每激光脉冲0.17光子的良好亮度，并在缩小的光谱窗口下表现出g²(0) < 0.3的“反束缚”特性。然而，300K下的发射光谱展示了宽且相互重叠的谱线，这导致了亮度和纯度之间的权衡。在6K下，我们使用宽带滤光器完整捕捉了激发态谱线，并直接测量了探测器处的光子收集率。此外，我们观察到了强的“反束缚”现象，采用了阴极发光激发方式。声子对在高温下的发射器性能有着重要影响，其中谱线较宽并相互重叠，而在低温下，声子则降低了光子的不可区分性。我们提出了一种不需要标定的方法来提取发射器的局部温度。我们利用这项技术研究了非共振激发所诱发的加热效应。此外，我们分析了从低温到室温的谱线扩展机制。发展了一种改进的Huang-Rhys模型，以解析描述激子与声子之间的相互作用，考虑了多声子过程。该模型应用于CdSe量子点的发射光谱，温度范围从6K到300K，利用从低温数据中获得的参数。纳米线的锥形结构也为光源在光子电路中的集成提供了优势，使得在发射器放置于波导上时能够有效耦合。由于波导和线在可见光范围内尺寸较小，使用微操控器直接转移到预制波导上是非常困难的。我们开发了一种新方法，其中发射器被沉积在一个较大的区域中，然后用树脂保护，树脂在雕刻波导时作为掩模。此方法显著降低了微操控所需的精确度，开辟了新的视野。我们使用数值模拟支持系统的设计和制造，以实现最佳耦合。
Francis Granger（星期二）对此问题进行了研究。