Single-photon emitters in van der Waals materials

Jiandong Qiao; Fuhong Mei; Yu Ye

doi:10.3788/COL201917.020011

Chinese Optics Letters, Volume. 17, Issue 2, 020011(2019)

Single-photon emitters in van der Waals materials

Jiandong Qiao¹, Fuhong Mei¹, and Yu Ye^2,3、*

¹Key Laboratory of Interface Science and Engineering in Advanced Materials, Ministry of Education, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China

²State Key Laboratory for Artificial Microstructure & Mesoscopic Physics, School of Physics, Peking University, Beijing 100871, China

³Collaborative Innovation Center of Quantum Matter, Beijing 100871, China

show less

References(85)

[1] D. D. Awschalom, L. C. Bassett, A. S. Dzurak, E. L. Hu, J. R. Petta. Science, 339, 1174(2013).

[2] J. L. O’Brien, A. Furusawa, J. Vuckovic. Nat. Photon., 3, 687(2009).

[3] I. Aharonovich, D. Englund, M. Toth. Nat. Photon., 10, 631(2016).

[4] M. D. Eisaman, J. Fan, A. Migdall, S. V. Polyakov. Rev. Sci. Instrum., 82, 071101(2011).

[5] V. Chandrasekaran, M. D. Tessier, D. Dupont, P. Geiregat, Z. Hens, E. Brainis. Nano Lett., 17, 6104(2017).

[6] P. Michler, A. Kiraz, C. Becher, W. V. Schoenfeld, P. M. Petroff, L. D. Zhang, E. Hu, A. Imamoglu. Science, 290, 2282(2000).

[7] P. Senellart, G. Solomon, A. White. Nat. Nanotechnol., 12, 1026(2017).

[8] B. Darquie, M. P. A. Jones, J. Dingjan, J. Beugnon, S. Bergamini, Y. Sortais, G. Messin, A. Browaeys, P. Grangier. Science, 309, 454(2005).

[9] J. Beugnon, M. P. A. Jones, J. Dingjan, B. Darquie, G. Messin, A. Browaeys, P. Grangier. Nature, 440, 779(2006).

[10] S. G. Lukishova, A. W. Schmid, C. M. Supranowitz, N. Lippa, A. J. McNamara, R. W. Boyd, C. R. Stroud. J. Mod. Opt., 51, 1535(2004).

[11] B. Mahler, P. Spinicelli, S. Buil, X. Quelin, J. P. Hermier, B. Dubertret. Nat. Mater., 7, 659(2008).

[12] A. Hogele, C. Galland, M. Winger, A. Imamoglu. Phys. Rev. Lett., 100, 217401(2008).

[13] X. H. Zhong, R. G. Xie, Y. Zhang, T. Basche, W. Knoll. Chem. Mater., 17, 4038(2005).

[14] M. W. Doherty, N. B. Manson, P. Delaney, F. Jelezko, J. Wrachtrup, L. C. L. Hollenberg. Phys. Rep., 528, 1(2013).

[15] A. Lohrmann, N. Iwamoto, Z. Bodrog, S. Castelletto, T. Ohshima, T. J. Karle, A. Gali, S. Prawer, J. C. McCallum, B. C. Johnson. Nat. Commun., 6, 7783(2015).

[16] G. H. Yu, A. Y. Cao, C. M. Lieber. Nat. Nanotechnol., 2, 372(2007).

[17] A. D. Franklin. Science, 349(2015).

[18] Y. M. He, G. Clark, J. R. Schaibley, Y. He, M. C. Chen, Y. J. Wei, X. Ding, Q. Zhang, W. Yao, X. D. Xu, C. Y. Lu, J. W. Pan. Nat. Nanotechnol., 10, 497(2015).

[19] C. Chakraborty, L. Kinnischtzke, K. M. Goodfellow, R. Beams, A. N. Vamivakas. Nat. Nanotechnol., 10, 507(2015).

[20] M. Koperski, K. Nogajewski, A. Arora, V. Cherkez, P. Mallet, J. Y. Veuillen, J. Marcus, P. Kossacki, M. Potemski. Nat. Nanotechnol., 10, 503(2015).

[21] A. Srivastava, M. Sidler, A. V. Allain, D. S. Lembke, A. Kis, A. Imamoglu. Nat. Nanotechnol., 10, 491(2015).

[22] T. T. Tran, K. Bray, M. J. Ford, M. Toth, I. Aharonovich. Nat. Nanotechnol., 11, 37(2016).

[23] X. Ding, Y. He, Z. C. Duan, N. Gregersen, M. C. Chen, S. Unsleber, S. Maier, C. Schneider, M. Kamp, S. Hofling, C. Y. Lu, J. W. Pan. Phys. Rev. Lett., 116, 020401(2016).

[24] F. Bonaccorso, Z. Sun, T. Hasan, A. C. Ferrari. Nat. Photon., 4, 611(2010).

[25] A. N. Grigorenko, M. Polini, K. S. Novoselov. Nat. Photon., 6, 749(2012).

[26] F. N. Xia, H. Wang, D. Xiao, M. Dubey, A. Ramasubramaniam. Nat. Photon., 8, 899(2014).

[27] K. Kang, S. Xie, L. Huang, Y. Han, P. Y. Huang, K. F. Mak, C. J. Kim, D. Muller, J. Park. Nature, 520, 656(2015).

[28] J. S. Lee, S. H. Choi, S. J. Yun, Y. I. Kim, S. Boandoh, J.-H. Park, B. G. Shin, H. Ko, S. H. Lee, Y. M. Kim, Y. H. Lee, K. K. Kim, S. M. Kim. Science, 362, 817(2018).

[29] P. Tonndorf, R. Schmidt, R. Schneider, J. Kern, M. Buscema, G. A. Steele, A. Castellanos-Gomez, H. S. J. van der Zant, S. M. de Vasconcellos, R. Bratschitsch. Optica, 2, 347(2015).

[30] X. D. Xu, W. Yao, D. Xiao, T. F. Heinz. Nat. Phys., 10, 343(2014).

[31] K. F. Mak, J. Shan. Nat. Photon., 10, 216(2016).

[32] G. D. Shepard, O. A. Ajayi, X. Z. Li, X. Y. Zhu, J. Hone, S. Strauf. 2D Mater., 4, 021019(2017).

[33] M. Bayer, G. Ortner, O. Stern, A. Kuther, A. A. Gorbunov, A. Forchel, P. Hawrylak, S. Fafard, K. Hinzer, T. L. Reinecke, S. N. Walck, J. P. Reithmaier, F. Klopf, F. Schafer. Phys. Rev. B, 65, 195315(2002).

[34] G. Aivazian, Z. R. Gong, A. M. Jones, R. L. Chu, J. Yan, D. G. Mandrus, C. W. Zhang, D. Cobden, W. Yao, X. Xu. Nat. Phys., 11, 148(2015).

[35] D. MacNeill, C. Heikes, K. F. Mak, Z. Anderson, A. Kormanyos, V. Zolyomi, J. Park, D. C. Ralph. Phys. Rev. Lett., 114, 037401(2015).

[36] Y. L. Li, J. Ludwig, T. Low, A. Chernikov, X. Cui, G. Arefe, Y. D. Kim, A. M. van der Zande, A. Rigosi, H. M. Hill, S. H. Kim, J. Hone, Z. Q. Li, D. Smirnov, T. F. Heinz. Phys. Rev. Lett., 113, 266804(2014).

[37] I. Aharonovich, M. Toth. Science, 358, 170(2017).

[38] M. J. Meziani, W. L. Song, P. Wang, F. S. Lu, Z. L. Hou, A. Anderson, H. Maimaiti, Y. P. Sun. ChemPhysChem, 16, 1339(2015).

[39] K. Watanabe, T. Taniguchi, H. Kanda. Nat. Mater., 3, 404(2004).

[40] W. Orellana, H. Chacham. Phys. Rev. B, 63(2001).

[41] N. R. Jungwirth, B. Calderon, Y. X. Ji, M. G. Spencer, M. E. Flatte, G. D. Fuchs. Nano. Lett., 16, 6052(2016).

[42] S. A. Tawfik, S. Ali, M. Fronzi, M. Kianinia, T. T. Tran, C. Stampfl, I. Aharonovich, M. Toth, M. J. Ford. Nanoscale, 9, 13575(2017).

[43] D. Xiao, G. B. Liu, W. X. Feng, X. D. Xu, W. Yao. Phys. Rev. Lett., 108(2012).

[44] A. Splendiani, L. Sun, Y. B. Zhang, T. S. Li, J. Kim, C. Y. Chim, G. Galli, F. Wang. Nano Lett., 10, 1271(2010).

[45] K. F. Mak, C. Lee, J. Hone, J. Shan, T. F. Heinz. Phys. Rev. Lett., 105(2010).

[46] B. Radisavljevic, A. Radenovic, J. Brivio, V. Giacometti, A. Kis. Nat. Nanotechnol., 6, 147(2011).

[47] Q. H. Wang, K. Kalantar-Zadeh, A. Kis, J. N. Coleman, M. S. Strano. Nat. Nanotechnol., 7, 699(2012).

[48] S. C. Dhanablan, J. S. Ponraj, H. Zhang, Q. Bao. Nanoscale, 8, 6410(2016).

[49] S. F. Wu, S. Buckley, J. R. Schaibley, L. F. Feng, J. Q. Yan, D. G. Mandrus, F. Hatami, W. Yao, J. Vuckovic, A. Majumdar, X. D. Xu. Nature, 520, 69(2015).

[50] Y. Ye, Z. J. Wong, X. F. Lu, X. J. Ni, H. Y. Zhu, X. H. Chen, Y. Wang, X. Zhang. Nat. Photon., 9, 733(2015).

[51] Y. Z. Li, J. X. Zhang, D. D. Huang, H. Sun, F. Fan, J. B. Feng, Z. Wang, C. Z. Ning. Nat. Nanotechnol., 12, 987(2017).

[52] A. K. Geim, I. V. Grigorieva. Nature, 499, 419(2013).

[53] F. Withers, O. Del Pozo-Zamudio, A. Mishchenko, A. P. Rooney, A. Gholinia, K. Watanabe, T. Taniguchi, S. J. Haigh, A. K. Geim, A. I. Tartakovskii, K. S. Novoselov. Nat. Mater., 14, 301(2015).

[54] L. Wang, I. Meric, P. Y. Huang, Q. Gao, Y. Gao, H. Tran, T. Taniguchi, K. Watanabe, L. M. Campos, D. A. Muller, J. Guo, P. Kim, J. Hone, K. L. Shepard, C. R. Dean. Science, 342, 614(2013).

[55] H. L. Zeng, J. F. Dai, W. Yao, D. Xiao, X. D. Cui. Nat. Nanotechnol., 7, 490(2012).

[56] K. F. Mak, K. L. He, J. Shan, T. F. Heinz. Nat. Nanotechnol., 7, 494(2012).

[57] T. Cao, G. Wang, W. P. Han, H. Q. Ye, C. R. Zhu, J. R. Shi, Q. Niu, P. H. Tan, E. Wang, B. L. Liu, J. Feng. Nat. Commun., 3(2012).

[58] N. Chejanovsky, M. Rezai, F. Paolucci, Y. Kim, T. Rendler, W. Rouabeh, F. F. de Oliveira, P. Herlinger, A. Denisenko, S. Yang, I. Gerhardt, A. Finkler, J. H. Smet, J. Wrachtrup. Nano Lett., 16, 7037(2016).

[59] T. T. Tran, C. Elbadawi, D. Totonjian, C. J. Lobo, G. Grosso, H. Moon, D. R. Englund, M. J. Ford, I. Aharonovich, M. Toth. ACS Nano, 10, 7331(2016).

[60] S. Choi, T. T. Tran, C. Elbadawi, C. Lobo, X. W. Wang, S. Juodkazis, G. Seniutinas, M. Toth, I. Aharonovich. ACS Appl. Mater. Inter., 8, 29642(2016).

[61] Z. Q. Xu, C. Elbadawi, T. T. Tran, M. Kianinia, X. L. Li, D. B. Liu, T. B. Hoffman, M. Nguyen, S. Kim, J. H. Edgar, X. J. Wu, L. Song, S. Ali, M. Ford, T. Milos, I. Aharonovich. Nanoscale, 10, 7957(2018).

[62] H. N. M. Duong, M. A. P. Nguyen, M. Kianinia, T. Ohshima, H. Abe, K. Watanabe, T. Taniguchi, J. H. Edgar, I. Aharonovich, M. Toth. ACS Appl. Mater. Inter., 10, 24886(2018).

[63] J. R. Toledo, D. B. de Jesus, M. Kianinia, A. S. Leal, C. Fantini, L. A. Cury, G. A. M. Safar, I. Aharonovich, K. Krambrock. Phys. Rev. B, 98(2018).

[64] X. Li, G. D. Shepard, A. Cupo, N. Camporeale, K. Shayan, Y. Luo, V. Meunier, S. Strauf. ACS Nano, 11, 6652(2017).

[65] A. Branny, S. Kumar, R. Proux, B. D. Gerardot. Nat. Commun., 8, 15053(2017).

[66] N. V. Proscia, Z. Shotan, H. Jayakumar, P. Reddy, C. Cohen, M. Dollar, A. Alkauskas, M. Doherty, C. A. Meriles, M. Menon. Optica, 5, 1128(2018).

[67] X. Lin, X. L. Dai, C. D. Pu, Y. Z. Deng, Y. Niu, L. M. Tong, W. Fang, Y. Z. Jin, X. G. Peng. Nat. Commun., 8(2017).

[68] S. Schwarz, A. Kozikov, F. Withers, J. K. Maguire, A. P. Foster, S. Dufferwiel, L. Hague, M. N. Makhonin, L. R. Wilson, A. K. Geim, K. S. Novoselov, A. I. Tartakovskii. 2D Mater., 3, 025038(2016).

[69] G. Clark, J. R. Schaibley, J. Ross, T. Taniguchi, K. Watanabe, J. R. Hendrickson, S. Mou, W. Yao, X. D. Xu. Nano Lett, 16, 3944(2016).

[70] N. Mizuochi, T. Makino, H. Kato, D. Takeuchi, M. Ogura, H. Okushi, M. Nothaft, P. Neumann, A. Gali, F. Jelezko, J. Wrachtrup, S. Yamasaki. Nat. Photon., 6, 299(2012).

[71] Z. L. Yuan, B. E. Kardynal, R. M. Stevenson, A. J. Shields, C. J. Lobo, K. Cooper, N. S. Beattie, D. A. Ritchie, M. Pepper. Science, 295, 102(2002).

[72] P. Lodahl, S. Mahmoodian, S. Stobbe. Rev. Mod. Phys., 87, 347(2015).

[73] H. Peelaers, C. G. van de Walle. Phys. Rev. B, 86(2012).

[74] A. Castellanos-Gomez, R. Roldan, E. Cappelluti, M. Buscema, F. Guinea, H. S. J. van der Zant, G. A. Steele. Nano Lett., 13, 5361(2013).

[75] H. Y. Zhu, Y. Wang, J. Xiao, M. Liu, S. M. Xiong, Z. J. Wong, Z. L. Ye, Y. Ye, X. B. Yin, X. Zhang. Nat. Nanotechnol., 10, 151(2015).

[76] J. A. Schuller, S. Karaveli, T. Schiros, K. L. He, S. Y. Yang, I. Kymissis, J. Shan, R. Zia. Nat. Nanotechnol., 8, 271(2013).

[77] G. Grosso, H. Moon, B. Lienhard, S. Ali, D.K. Efetov, M. M. Furchi, P. Jarillo-Herrero, M. J. Ford, I. Aharonovich, D. Englund. Nat. Commun., 8(2017).

[78] Y. Z. Xue, H. Wang, Q. H. Tan, J. Zhang, T. J. Yu, K. Ding, D. S. Jiang, X. M. Dou, J. J. Shi, B. Q. Sun. ACS Nano, 12, 7127(2018).

[79] G. Noh, D. Choi, J. H. Kim, D. G. Im, Y. H. Kim, H. Seo, J. Lee. Nano Lett, 18, 4710(2018).

[80] T. Malhotra, R. C. Ge, M. K. Dezfouli, A. Badolato, N. Vamivakas, S. Hughes. Opt. Express, 24, 13574(2016).

[81] M. Nguyen, S. Kim, T. T. Tran, Z. Q. Xu, M. Kianinia, M. Toth, I. Aharonovich. Nanoscale, 10, 2267(2018).

[82] Y. Luo, G. D. Shepard, J. V. Ardelean, D. A. Rhodes, B. Kim, K. Barmak, J. C. Hone, S. Strauf. Nat. Nanotechnol., 26(2018).

[83] S. Kim, J. E. Froch, J. Christian, M. Straw, J. Bishop, D. Totonjian, K. Watanabe, T. Taniguchi, M. Toth, I. Aharonovich. Nat. Commun., 9, 2623(2018).

[84] Y. Zhou, M. Zhang, Z. Guo, L. Miao, S. T. Han, Z. Wang, X. Zhang, H. Zhang, Z. Peng. Mater. Horiz., 4, 997(2017).

[85] X. Jiang, S. Liu, W. Liang, S. Luo, Z. He, Y. Ge, H. Wang, R. Cao, F. Zhang, Q. Wen, J. Li, Q. Bao, D. Fan, H. Zhang. Laser Photon. Rev., 12, 1700229(2018).