Altıgen Bor Nitrür Temelli Tek-foton Kaynaklarının Grafen ve Fotonik Mikro Kavitelerle Etkileşimi

Abstract

Projenin konusu hBN içerisinde bulunan kusur merkezlerinin ışıma dinamiğinin kontrolü üzerinedir. Optik olarak uyarılmış kusur merkezlerinin temel enerji seviyesine sönümlenmesi ışımalı veya ışımasız olabilmektedir. Işımalı sönümlenmenin toplam sönümlenmeye oranı ise kusur merkezlerinin kuantum verimini vermektedir. Birim zamanda üretilen foton sayısını kontrol edebilmek bu sönümlenme oranlarının kontrolü ile mümkündür. Bu amaçla, ilk olarak önce hBN kusur merkezleri ile grafen arasında resonant enerji transferi üzerine çalışmalar yapıldı. Temel optik özellikleri çalışılan çok sayıda kusur merkezi içeren örnek üzerine taşınan tek-katman kalınlığında grafen sonrası aynı kusur merkezlerinin ışıma özellikleri aynı koşullar altında tekrar incelenerek tek-kuantum ışıyıcı mertebesinde rezonant enerji transferi ilk defa gösterildi. Ayrıca, grafen katman sayısın rezonant enerji transferine etkisi de sitematik çalışmalar ile gösterildi. Son olarak hBN örnekler üzerine taşınan grafenin bir iyonik çözelti yardımıyla katkılanması sağlanarak Fermi enerjisi kontrol edildi ve enerji transferinin Fermi enerji seviyesine bağlı davranışı incelendi. Aynı kuantum ışıyıcı ile ilk defa yapılan çalışmalar neticesinde grafen öncesi ve sonrası olmak üzere tek-foton mertebesinde tersinir bir enerji transferi mekanizmasını gösteren bir aygıt geliştirilmiş oldu. Buna ek olarak, yine kusur merkezlerinin hem ışımalı hem de ışımasız geçiş oranını kontrol etmek amacıyla kullanılabilecek plazmonik aygıtların tasarımı yapıldı. Bu amaçla zamanda sonlu farklar yöntemi (FDTD) ile literatürden bilinen gerçekçi parametreler kullanılarak geliştirilen gümüş yarım küre geometrisine sahip nano antenlerin hBN kusur merkezlerinin ışıma oranlarını artırabilme potansiyeli ortaya kondu.