單光子源之奈米鑽石製備及特性研究

Abstract

鑽石之光學中心缺陷如氮-空位(N-V, nitrogen vacancy)、矽-空位(Si-V)、鎳-氮(Ni-N)可 放出單光子，其波長範圍在500-800 nm，因具有優越的室溫穩定的光學特性，已經證 明可應用於長距離光纖通訊、量子科技中的量子計算與量子密碼學等領域。本研究計 畫擬嘗試用微波電漿化學氣相沉積法成長奈米鑽石，利用先進的材料分析技術瞭解鑽 石形成的行為及氬氣與氮氣等氣體對磊晶之影響，並測量相關的電性與光學性質、奈 米尺寸的量子侷限效應；進而研究鍍膜、離子束等方法添加氮、矽、鎳等元素於奈米 鑽石薄膜之中的條件，以形成光學中心，並探討使其成為導體同時兼具單光子之特性 的可行性，同時利用蝕刻法，製備尺寸100 nm 以下之鑽石晶體，做為高效率單光子源。