Temperature Dependence of Zero Phonon Line Emission From Defects in Hexagonal Boron Nitride and Design of Photon-Pair Source

Abstract

This thesis presents studies of the defect centers in hBN and design of nonlinear waveguide. The multilayer hBN flakes and Si3N4 waveguide are available materials in modern nanophotonics applications. The color centers in hBN are consisted of quantized states because each defect center has different saturation power and dipole polarization. The line shape of emission from defect centers is directly depended photon vibrations and temperature of sample. Moreover, phonon bands in the color centers affect the wavelength of emission and we statistically worked on the phonon effects on ZPL. The Si3N4 waveguide can be more efficient chip scale photon pair sources to create entangled photons in visible band. The zero dispersion wavelength calculations give an efficient waveguide geometry as 650×600 nm2 for 780 nm pump wavelength.

Bu tez altıgen bor nitrürdeki kusur merkezleri üzerine yapılan çalışmaları ve lineer olmayan dalga kılavuzu tasarınımını gösterir. Çok katmanlı hBN pulları ve silikon nitrür modern nanofotonik uygulamaları için uygun malzemelerdir. hBN’deki renk merkezleri kesikli enerji seviyelerinden oluşur, çünkü her bir kusur merkezi farklı doyum güçlerine ve dipol kutuplaşmalarına sahiptir. Kusur merkezlerinden gelen ışımanın çizgi şekli doğrudan phonon titreşimleri ve örneğin sıcaklığı ile ilgilidir. Ayrıca, renk merkezlerindeki fonon bantları ısımanın dalga boyunu etkiler ve istatistiksel fononların sıfır fonon çizgisine etkisini çalıştık. Dolanık foton çifti üretmek için Si3N4 dalga kılavuzu görünür bölgede çok verimli çip ölçekli foton çifti kaynağı olabilir. Sıfır dağılım dalga boyu hesaplamaları 780 nm pompa dalga boyu için verimli bir dalga kılavuzu geometrisini 650×600 nm2 olarak verir.