固体单光子源是应用量子通信、量子计算、量子信息等相关领域的额基本关键器件，值得注意的是，基于二维材料的量子发射器近年来得到了广泛的研究，并且取得了许多重要的成果。如下图所示，中国科学院半导体研究所张俊教授介绍了一些可以用作量子发射器的二维材料，包括以WSe2为代表的过渡金属硫族化合物半导体材料和层状半导体GaSe，以及具有宽带隙的层状材料hBN。其中，hBN具有较宽的带隙从而可以在室温下发射单光子，因此它在未来具有很好的应用价值。
图. （a）以1.719eV为中心的窄发射线的光致发光（PL）强度图。（b）局部发射器的PL光谱。（c）从（b）中一个SPE进行的PL二阶相关测量。（d）非局域激子发射与92个局域激子发射之间的线宽的柱状图比较。（e）激光功率相关的SPE光子发射的综合计数图。（f）SPE的时间分辨PL测试显示单指数衰减时间为1.79±0.002 ns。（g）T=295 K和T=10 K温度下36 nmGaSe的常规PL光谱。（h）hBN样品单光子发射的PL光谱
随着技术的发展，纳米器件在未来有巨大的发展潜力。电驱动量子光源作为量子通信和量子计算领域的核心器件，在相关的研究中中受到越来越多的关注，本综述介绍了一些基于二维材料WSe2中电驱动产生单光子的相关工作。这些方法为今后在二维材料中电驱动产生单光子奠定了坚实的基础并且具有可以给未来的发展做参考。最后，本综述介绍了利用应力方法调控单光子的发射性质一些工作，包括应力调节单光子的波长，借助纳米阵列制造位置可控的量子发射器等，同时，本文介绍了在量子尺度上通过手性声子耦合单光子态来控制量子光源的发射。
总之，本文总结了近年来基于二维材料的量子发射器取得了许多富有意义的成果。在本综述中，我们也提出了当前相关研究中需要解决的问题，其中包括在二维材料中发射单光子的物理问题需要进一步探究，在材料方面，包括大规模合成二维材料和异质结构的堆积问题等。
4. 电驱动单光子源
光量子集成芯片能够解决基于传统光学器件的光量子信息处理系统的稳定性和可扩展性问题，成为量子信息技术的一个重点发展方向。然而目前片上集成的量子光源主要依靠外加激光激发的方式来制备，而引入的较强的光场容易通过散射或传导等方式被片上集成的单光子探测器所接收而掩盖了有用的单光子信号。因此光激发量子光源不能跟探测器实现单芯片集成，需要添加额外的输入输出结构，增加了体系的复杂程度的同时降低了系统效率。解决这个问题的一个方案是使用可集成的电激发量子光源。
浙江大学光学科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室方伟教授详细阐述了基于不同的固态量子体系（包括半导体自组织量子点、胶体量子点、碳纳米管、荧光分子、金刚石色心、碳化硅及二维材料中的缺陷态等体系）的电激发片上单光子源的发展历史，分析了各种体系的优缺点，并指出电激发器件所面临的主要挑战。本综述对光量子集成芯片方面的研究具有重要的参考意义。
图. 基于不同固态量子体系的电激发单光子源的实现方案
Electrically driven single-photon sources
Yating Lin, Yongzheng Ye and Wei Fang
J. Semicond. 2019, 40(7), 071904
doi: 10.1088/1674-4926/40/7/071904
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5. 量子光源的宽带隙光子结构
量子光源是光量子技术的关键元件之一。半导体量子点作为光量子技术中的重要光源，因其在现代平面纳米制造技术的支持下具有巨大的可扩展性得到了广泛的研究。但由于位于高折射率材料中的全内反射，大部分的半导体量子点的光子收集效率小于1%，这大大限制了其在光量子领域的应用。为了充分挖掘半导体量子点的潜力，可将半导体量子点嵌入到纳米结构以提高光源性能。然而，由于外延生长过程中自组装的随机性，量子点在大光谱范围上不可避免地表现出明显的非均匀展宽，如何实现量子发射器与高质量腔模之间的光谱共振则变得非常具有挑战性。尽管可通过优化如温度、电场和应变等外部物理参数来调整腔模式与量子点共振，但仍然缺少在同一个半导体芯片上调控多个量子点或腔模式的可行性方案。因此，为实现高性能量子光源，尤其是在涉及多个量子点与光子纳米技术结构同时耦合的情况下，发展对量子点光谱非均匀性不敏感的宽带光子纳米结构成为当前的迫切需求。
中山大学物理学院光电材料与技术国家重点实验室刘进教授综述了量子点与多种宽带光子纳米结构 (纳米线、光子晶体波导、微透镜和环形布拉格光栅) 集成的高性能半导体量子光源的研究进展。宽频带光子结构大大降低了量子点与结构之间光谱共振的挑战，且随着宽带光子结构的进一步发展，双光子量子随机行走和多光子玻色采样等更先进的光量子实验有望在不久的将来得以实现。
图. 量子点与多种宽带光子纳米结构的扫描电子显微镜图像及效率比较。
Broadband photonic structures for quantum light sources
Zhe He, Jiawei Yang, Lidan Zhou, Yan Chen, Tianming Zhao, Ying Yu and Jin Liu
J. Semicond. 2019, 40(7), 071905
doi: 10.1088/1674-4926/40/7/071905
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6. 可用于单光子发射器的III-V化合物
单光子源是量子信息中的关键部件，能被可扩展地整合进量子通信系统或量子计算机中。一个理想的单光子源可以发射即时响应的、高纯度且不可分辨的单光子或纠缠光子对。
贵州大学贵州省电子功能复合材料重点实验室王旭教授综述了III-V族化合物单光子源的研究进展，主要包括InGaAs系和GaN系量子点构成的单光子源，对hBN这一崭新的单光子源也做了机制性介绍。通过本文可以发现，单光子源在近10年，特别是近3年取得了巨大的进步（如文中Table1后的图5所示），在多项参数中已实现了接近理想值的水平，然而，可扩展性、多源融合以及室温单光子源等方向还需要学界付出更多的努力以取得突破进展，新的材料体系和新的单光子源制备和测试技术将是新的突破口。
图3. (a)Schrödinger和Dirac-like方程计算得不同氧化层厚度下的隧道电流随漏极电压的变化曲线；(b)Dirac-like方程计算得不同氧化层厚度下隧道电流随漏极电压的变化曲线。
III–V compounds as single photon emitters
Xu Wang, Lei Xu, Yun Jiang, Zhouyang Yin, Christopher C. S. Chan, Chaoyong Deng and Robert A. Taylor
J. Semicond. 2019, 40(7), 071906
doi: 10.1088/1674-4926/40/7/071906
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7. 低温原位单轴应力施加技术
在未来的量子信息和量子计算中，单光子源和纠缠光子源作为光源模块有着至关重要的作用。在材料外延生长的过程中，优化生长条件，掺杂，快速热退火，图形衬底等方式来使生长出来的样品能尽可能精细结构劈裂FSS很小，但是由于生长过程的精细控制特别困难，也很难做到完全匹配需求。
因此，使用调谐手段用于改进光源的发射特性，实现光源与光学微结构的耦合等都很有必要。生长后的常用调谐手段有温度,电场，磁场，静水压力，单双轴应力等等，其中单双轴应力允许可逆调谐光源的发光特性，而不引起其他不好的效应降低光学特性而广受青睐。
中国科学院半导体研究所孙宝权教授研究了一种小型，简单，经济，精细，大范围，易控的装置，用于在恒温器4K的低温环境下可以对薄层样品原位施加单轴应力，并测试了该装置相关的参数及使用本装置进行了一些常见的实验研究。除了调谐量子点结构对称性，还可以调谐激子发光能量，双激子束缚能，激子辐射寿命，微腔的模式匹配等等。不只是量子点，对于薄层材料，如二维材料等，也可以在低温下实现有效的应力调谐。以上对于开展应力相关的物理研究和实现确定性的量子纠缠有非常重要的意义。
Electrically driven uniaxial stress device for tuning in situ semiconductor quantum dot symmetry and exciton emission in cryostat
Hao Chen, Xiuming Dou, Kun Ding and Baoquan Sun
J. Semicond. 2019, 40(7), 072901
doi: 10.1088/1674-4926/40/7/072901
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