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清大研发全球最亮量子光源

文涛 2021-04-11 0
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量子光源

 

国立清华大学材料系教授林皓武(中)透过自行开发的喷雾合成法,指导博士生许博惟(左)、庄咏棠(右)研发出稳定性极高,还有自我修复能力的钙钛矿量子点。

 

钙钛矿量子点是量子光源的明日之星,但非常不稳定,清华大学材料系教授林皓武透过喷雾合成法,在10奈米的钙钛矿量子点上均匀长出有机保护层,研发稳定性极高有自我修复力的量子点,是未来量子通讯及量子计算应用的重大突破。研发成果登上国际期刊ACS Nano封面。

 

清大指出,这项重大突破是由林皓武指导博士生许博惟、庄咏棠,并与清华物理系副教授褚志嵩、美国西北大学化学系教授夏勒跨国合作共同完成。

 

林皓武说,比起其他的量子光源,钙钛矿量子点在室温下实现单光子放光,具有高量子产率、高色纯度等优良特性,可应用在高速的计算、通讯及萤幕,近年来在国际材料研究领域受到极大的关注,但它的缺点就是寿命不长,激发发光后只能存活数分钟,成为应用上难以突破的障碍。

 

其他研究单位过去制备钙钛矿量子点的方式是直接将2种溶液注入混合,林皓武研究团队则独家研发喷雾合成法,大幅增加2种溶液的接触表面积,可在量子点外表包覆一层均匀的有机保护层,连续24小时高强度激发下,仍维持高亮度,一举解决钙钛矿量子点稳定性不佳的问题。

 

林皓武指出,用这种喷雾合成法制备的钙钛矿量子光源,只要用其他量子光源约1%的能量激发,它的单光子亮度就能达到每秒900万光子数,已创下世界纪录,成为史上最亮的光子源;此外,它的高单光子纯度也高达98%,兼具高亮度、高纯度及高稳定度等众多优点。

 

他表示,更令人惊喜的是以此方式制备的钙钛矿量子点还具有独特的自我修复能力,在极高强度雷射的激发下遭到损坏、亮度衰退后,只要休息几分钟,就能重新恢复原来的高亮度。

 

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