Les scientifiques du NUS ont découvert que les interstitiels d'oxygène dans le diséléniure de tungstène monocouche (WSe 2 ) lui permettent de fonctionner comme émetteurs de photons uniques (SPE) pour les applications optiques quantiques.

Des matériaux bidimensionnels (2-D) avec des réseaux en nid d'abeilles atomiquement minces ont récemment été découverts expérimentalement pour être utilisés comme SPE. Les SPE émettent de la lumière sous forme de particules individuelles ou de photons un par un et jouent un rôle important dans l'optique quantique et le traitement de l'information quantique. SPE développés à l'aide de matériaux 2D tels que WSe 2 , offrent une flexibilité pour l'intégration potentielle de dispositifs et de circuits dans un environnement de fabrication de semi-conducteurs. Cependant, la nature de ces SPE découverts expérimentalement dans WSe 2 n'est pas clair et cela entrave leur utilisation potentielle dans les applications quantiques.

Prof Su Ying QUEK du Département de Physique, NUS et son équipe de recherche ont identifié que les émissions de photons uniques provenant des états d'excitons localisés dans WSe 2 étaient dues aux interstitiels d'oxygène présents dans le matériau monocouche 2-D. L'équipe de recherche a utilisé une combinaison de calculs théoriques et d'approches expérimentales pour arriver au résultat. Avec une meilleure compréhension des origines des émissions de photons uniques, les résultats pourraient aider au développement de SPE utilisant des matériaux 2-D et à améliorer leurs performances d'émission.

Dans leurs travaux de recherche, l'équipe n'a pas réussi à trouver de corrélations entre les calculs de la théorie fonctionnelle de la densité sur les défauts ponctuels intrinsèques dans le WSe 2 matériau avec les spectres obtenus expérimentalement par spectroscopie à effet tunnel. Ils se sont ensuite concentrés sur les défauts ponctuels liés à l'oxygène associés au WSe 2 Matériel. Ces défauts pourraient être incorporés facilement dans le matériau lors du processus de synthèse ou par passivation ambiante. Par un processus d'élimination, ils ont découvert que les défauts associés aux interstitiels d'oxygène dans le réseau sont plus susceptibles de produire les états d'excitons localisés dans les positions spectrales observées expérimentalement.

Le professeur Quek a dit, "Ce travail fournit une étude détaillée des défauts ponctuels en monocouche WSe 2 et prédit la nature et les énergies des excitons à ces sites de défauts. Déchiffrer l'origine des émetteurs de photons uniques sera utile pour le développement d'émetteurs quantiques utilisant d'autres matériaux 2D pour des applications optiques quantiques."