第四章 光譜分析與討論
4.5 單量子點的糾纏態程度
理想情況下的激子與雙激子螢光，是互為糾纏態的圓偏振光。量子點會 先發出雙激子螢光，再發出激子螢光。雙激子螢光可能是左旋光，也可能 是右旋光，同時存在著兩種狀態，是為簡併態；而後發出的激子螢光也是。
擁有兩種放光路徑，如【圖 4-22(a)】。此時若去量測激子的偏振狀態而得到 左旋光的結果，則雙激子的偏振狀態將瞬間變成右旋光。這樣的激子與雙 激子將互為糾纏態，而兩種放光路徑所代表的量子態是不可被因式分解 的。
但量子點經由電子-電洞交換作用、和價電帶混合效應等影響下，導致 激子能階分裂；激子螢光也變成x和y方向的兩道線偏振光，如【圖 4-22(b)】。
將樣品上的x和y方向，分別定義為 H 和 V 方向，也就是水平和垂直線 偏振光。若激子精細結構分裂減少，原本不同能量的 H 和 V 線偏振光，
將有機會成為簡併態。由於相位的不同，將 H 和V 兩道光做線性疊加後，
會有以下四種可能性
右旋圓偏振光 1
R 2 H i V
左旋圓偏振光 1
L 2 H i V
斜 45 度線偏振光 1
D 2 H V
斜-45 度線偏振光 1
D 2 H V
量子點的放光過程，當雙激子先放出水平線偏振光時，激子就會再放出水
平線偏振光；這個過程我們簡稱為HH。而一般有精細結構分裂的量子點，
會有HH 和VV的事件。若是精細結構分裂，能夠減少到比激子訊號半寬還 小的話，激子將成為兩種偏振的簡併態，同時存在著 H 和 V 兩種狀態的 可能性，而激子和雙激子就有機會互相成為糾纏態。糾纏態的量子點放光 過程，將會有RL或LR、和DD或DD這幾種事件存在。
為了要讓激子再變回簡併態，本論文利用了外加不對稱應力的方式，來 將激子精細結構分裂減少。而其減少的量，是否能使量子點系統產生糾纏 態特性，必頇要再量測各種偏振下的激子和雙激子間相干性。實驗使用了 Hanbury-Brown and Twiss (HBT)干涉儀，並用兩台雪崩式光電二極體來當作 光偵測器，使用脈衝雷射(Pulse laser)作為激發光源。光偵測器分別接收激 子和雙激子的訊號，並各自在光偵測器前架設偏振晶體、二分之一波片和 四分之一波片；只要轉動波片至特定角度，就能讓所需的偏振光通過。
對於單軸應力的元件，為了得知外加應力是否會使量子點產生糾纏態，
或是能提高糾纏態的程度；將在兩種偏壓底下，進行六組相干性的量測，
分別是HH、HV、RL、RR、DD和DD的事件。HBT 所量測出事件的相關 函數g 2
(Correlation function)值，若是g 2
1代表此事件發生機率高， 2
1g 代表此事件發生機率低。根據文獻[21] -[23]，若激子和雙激子互為 糾纏態時，將會存在著事件RL和DD，且事件RR和DD將不會發生。所使用 的偏壓為 0 V 和-400 V，其中-400 V 是能將激子精細結構分裂降到最低的。
【圖 4-22】 圖(a)為理想狀態下的量子點雙激子系統。圖(b)為實際情形 的量子點雙激子系統。
(a)
(b)
-30 0 30
-400V HH 1.73
0V HV -400V HV
【圖 4-23】 在 0 V 和-400 V 時，事件HH和HV的相干性量測。
-30 0 30
-400V RR 0V RR
g(2) ()
Time (ns)
-400V RL
Time (ns)
-30 0 30
-400V DD
0V DD
-400V DD
【圖 4-25】 在 0 V 和-400 V 時，事件DD和DD的相干性量測。
實驗結果如【圖 4-23】、【圖 4-24】和【圖 4-25】。對於【圖 4-23】的結 果，是量測是事件HH和HV發生的可能性。一般非糾纏態的量子點，都能 得到HH為g 2
1，和HV為g 2
1的結果。但由實驗數據來看，HV事 件的結果為g 2
~ 1，代表還是有HV的放光路徑存在。對於【圖 4-24】的 結果，是量測是事件RR和RL發生的可能性。在 0 V 時的RR和RL都為 2
~ 1g ，但-400 V 的RR和RL都為g 2
1。對於【圖 4-25】的結果，是 量測是事件DD和DD發生的可能性。而對兩種事件都是g 2
1。由【圖 4-24】和【圖 4-25】的結果，顯示並無顯著糾纏態的特性存在。
可能是所外加的應力，還不足以讓激子的兩種偏振成為簡併態。