基于光的量子技术（包括量子通信与光子量子计算）对单光子源提出了稳定性与可重复性的要求，并在部分场景中需要能够产生纠缠光子对的器件。半导体量子点因可在激发条件下以特定频率发光，被视为相关应用的重要候选。

不过，传统量子点制备路线仍面临多项限制：量子点面密度偏高，难以在器件中隔离并单独激发单个发射体；结构不对称会影响纠缠相关性能；发射时间相对较长；以及由电子相关因素引入的“噪声”会降低光学质量。如何获得更对称、更快速、可预测性更强且发射波长更适合集成光子器件的量子点，成为关键问题。

国际团队提出新制备策略

一项国际合作研究提出了新的半导体量子点设计与制备策略：利用局部液滴蚀刻（Local Droplet Etching，LDE）在铝镓砷（AlGaAs）中形成纳米空腔，并在空腔内引入铟镓砷（InGaAs）材料，从而获得低表面密度、快速发射且结构高度对称的量子点。论文第一作者为巴西坎皮纳斯州立大学格列布·瓦塔金物理研究所（IFGW-UNICAMP）研究员Saimon Filipe Covre da Silva，研究发表于《Nano Letters》。

Silva表示，研究表明可在AlGaAs体系中制备具备按需单光子源与纠缠光子源所需关键特性的InGaAs量子点。

传统SK生长的局限与LDE路径

量子光学领域的多项早期实验采用斯特兰斯基-克拉斯坦诺夫（Stranski–Krastanov，SK）外延生长模式制备InGaAs量子点。该模式在材料生长过程中由层状生长转变为三维岛状结构，岛状结构即形成量子点。

研究指出，尽管SK方法效率较高，但往往带来量子点面密度高、结构差异大以及辐射寿命较长等问题，辐射寿命约为1纳秒。同时，SK生长还会保留“润湿层”，即沉积材料形成的连续二维初始层；当其达到临界厚度后转为三维岛状生长。相关应变与尺寸不均一性会对光源性能产生不利影响，并可能引入退相干，使得单光子或纠缠光子对应用受到影响。

在此背景下，LDE方法近年来受到关注。该方法在外延过程中形成小金属液滴（通常为镓或铝），液滴在材料表面形成尺寸接近的纳米空腔，随后通过受控填充获得密度可调、对称性更高的量子点。

在AlGaAs中实现InGaAs量子点与波长可调

此前，LDE主要用于在AlGaAs中制备砷化镓（GaAs）量子点，其发射波长通常受限于约815纳米附近（由低温下GaAs带隙决定）。

该研究将LDE路线扩展至InGaAs体系：研究人员在AlGaAs中蚀刻形成的纳米空腔内填充约1纳米厚的InGaAs薄层，获得机械变形很小且光学性能表现良好的量子点。研究中标称铟（In）含量范围为0.1至0.4，用于调节发射波长。

微光致发光测量结果显示，这类量子点的表面密度为0.2至0.3个/平方微米（μm⁻²）。同时，其辐射寿命接近300皮秒（ps），约为同一光谱范围内采用SK方法生长的InGaAs量子点的三分之一。

关键指标：发射波段与精细结构分裂

研究的主要结果之一是发射波长向长波方向拓展。研究人员观察到，随着铟浓度增加，发射波长逐步红移，在约10开尔文（K）条件下可调范围为780至约900纳米。Silva指出，该波段对集成光子学具有意义：波长增加时，AlGaAs结构中的散射与吸收引起的光学损耗会降低；同时该光谱范围与既有InGaAs量子点的光学技术体系兼容。

研究还报告了精细结构分裂（Fine Structure Splitting，FSS）这一与偏振纠缠光子对产生相关的参数。结果显示，其FSS水平与液滴蚀刻制备GaAs量子点的最佳结果相当。实验同时表明，该光源几乎不发生双光子同时发射，而是呈现一次发射一个光子的特征。

此外，研究提到该体系中s与p电子能级间的能量间隔更大，约为GaAs量子点的两倍；研究人员据此表示，这一特性可能使量子器件在更高温度下运行，超过40 K。