单光子源是实现未来光量子技术（包括光量子计算、量子秘钥分配等）的一种必要光源。迄今为止，已有多种结构和材料体系被用于实现高品质的单光子源。III族氮化物量子点具有发光波长覆盖面广和振子强度大的特点，有望实现室温应用。然而氮化物量子点系统发展至今，总会存在难以控制的微小尺寸变化，进而导致不同发射体之间发射能量的相对较大的变化。因此，利用新材料或新技术开发单光子源的基础研究至关重要。

针对这一难题，6163银河线路检测中心王新强、沈波、葛惟昆等与东京大学合作，发展出了一种由空间分离的InGaN单原子层嵌入在GaN薄膜中形成的新型量子发射器。研究团队采用分子束外延制备出单原子层In(Ga)N结构 (Phys. Rev. Mater. 2018, 2, 011601)，实验观测和计算结果皆证明In原子周期性地以In:Ga ~ 1：2的比例嵌入Ga原子矩阵中。为了进一步在空间上使得周期性的In原子分离，同时也提高光子的提取效率，通过纳米压印技术把平面结构图形化，将其刻蚀成阵列式的柱状结构。光学研究证明，所形成的单光子发射系统具有非常稳定的发光能量，强发光效率和高品质的二阶相关度，为未来的光量子技术的发展提供了更多的可能性。

图1. 可控可调节的InGaN单层嵌入GaN薄膜中形成的新型量子发射器

相关研究成果“Single photon emission from isolated monolayer islands of InGaN”于2020年9月9日发表于Light: Science & Applications (LIGHT-SCI APPL, 9, 159 (2020)). 第一作者为博士毕业生孙萧萧（现为苏黎世联邦理工学院ETH fellow），王新强教授和东京大学的Mark Holmes教授为论文通讯作者，沈波教授和葛惟昆教授参与和指导了本课题的工作。该研究成果得到了自然科学基金委、科技部、北京市科委等相关项目及6163银河线路检测中心人工微结构与介观物理国家重点实验室、纳光电子前沿科学中心，量子物质科学协同创新中心和电子显微镜实验室等的大力支持。