【物光|科研】物理与光电工程学院师生在Nature Communications发表室温下氧化镓的单光子发射研究成果
12月，物理与光电工程学院凝聚态物理研究所师生在实现室温下氧化镓的单光子发射研究方面取得进展，相关研究成果以“Room-temperature single-photon emission from β-Ga2O3”为题，发表在国际权威期刊《Nature Communications》上，并被精选为“Editors’Highlights”进行重点展示（https://www.nature.com/ncomms/editorshighlights），这一研究结果对于研发集成光量子芯片及实现可扩展的片上量子光源具有重要意义。北京工业大学为该论文的第一完成单位，物理与光电工程学院博士研究生石义鸣为第一作者，北京工业大学孟军华副教授和中国科学院半导体研究所张兴旺研究员为共同通讯作者，该研究得到国家自然科学基金项目资助。
论文原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-66953-9）
单光子源是量子通信、量子计算、量子传感等量子信息技术的核心元件。在众多固态单光子发射体系中，宽禁带半导体中的点缺陷发射体因具备室温稳定性、宽波长调谐范围以及与成熟半导体工艺兼容等优势而备受关注。β相氧化镓（β-Ga₂O₃）是一种新兴的超宽带隙半导体材料，具有优异的电子和光电性能。β-Ga₂O₃的晶体结构为低对称性的单斜结构，本征缺陷丰富，为实现单光子发射提供了极大可能，然而目前为止尚未有关于β-Ga₂O₃单光子发射的相关报道。研究团队通过低压化学气相沉积技术制备了β-Ga₂O₃薄膜，并利用等离子体处理结合高温退火工艺激活缺陷，首次实现了β-Ga₂O₃的单光子发射，所制备的发射器在室温下具备高纯度、高亮度和线偏振性等优异的光物理特性。通过第一性原理密度泛函理论计算，阐明了β-Ga₂O₃基单光子发射器来源于中性VGaI-VOIII双空位缺陷。这种高性能室温单光子发射器可兼容现有半导体工艺，为研发集成光量子芯片及实现可扩展的片上量子光源提供了新方案。
撰稿人：孟军华
审稿人：姚爱华
物理与光电工程学院
2025年12月22日
