量子ドット超格子の特異な発光を室温で観測 -集団的光ブリンキングと光子バンチング-

2026-04-15 東京科学大学

東京科学大学とKatholieke Universiteit Leuvenの研究チームは、ペロブスカイト量子ドット超格子において、室温で特異な集団発光現象を観測した。多数の量子ドットからなる超格子にもかかわらず、単一量子ドットのような二準位ブリンキング(発光の点滅)と光子バンチングを示すことを発見した。この現象は、量子ドット間を励起子が移動して局所的な発光領域に集まり、高密度状態でバイエキシトンを形成し、カスケード発光を起こすことに由来する。従来は極低温でしか見られなかった量子的光現象を室温で実現した点が重要で、量子通信や量子デバイスへの応用が期待される。

量子ドット超格子の特異な発光を室温で観測 -集団的光ブリンキングと光子バンチング-
図1. 超格子の作製

<関連情報>

CsPbBr3量子ドット超格子における室温での集団点滅と光子バンチング Room temperature collective blinking and photon bunching from CsPbBr3 quantum dot superlattice

Qiwen Tan,Sudipta Seth,Boris Louis,Xiayan Wu,Nithin Pathoor,Toranosuke Takagi,Shun Omagari,Takumi Sannomiya,Johan Hofkens & Martin Vacha
Nature Communications  Published:27 March 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-70931-0  Unedited version

Abstract

Development of quantum systems supporting collective many-body states is crucial for advancement of quantum technologies, and perovskite quantum dots (QDs) have emerged as promising quantum light sources. However, photon bunching, a key signature of collective states, has been observed in perovskites only at cryogenic temperatures. Here, we report collective blinking and photon bunching in perovskite QD superlattices at room temperature. Sub-wavelength-sized CsPbBr3 superlattices exhibit distinct two-level blinking, and demonstrate photon bunching with a degree of up to 3.9. Time-resolved photoluminescence and super-resolution imaging reveal long lifetime components, and emission spatially confined to regions tens of nanometers in size, observations consistent with long-range exciton migration to a localized energy trap within the superlattice. Power-dependent degree of bunching and analysis of the bunching dynamics point to biexciton–exciton cascade emission as the origin of photon bunching. These findings establish perovskite QD superlattices as a promising platform for room-temperature collective optical phenomena.

1701物理及び化学
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