InAs量子点（QDs）由于其类似原子的离散能级结构以及与成熟半导体工艺的高度兼容性，已成为构建量子信息硬件的核心材料。这些特性使其在单光子源和量子计算等前沿领域具有无与伦比的优势。例如，它可以作为具有按需发射、高纯度和高不可区分性的确定性单光子源[1,2]，同时还能生成纠缠光子对[3]，为量子通信和光量子计算提供关键资源。
然而，要充分发挥InAs QDs在高效单光子源、纠缠光源和其他量子光子器件[4]中的潜力，关键在于有效隔离并可控地激发其类似原子的能级，从而实现单光子或纠缠光子对的可靠发射。这通常需要将单个高性能量子点与特定的光子微结构（如分布式布拉格反射器（DBR）微腔[5]、光子晶体腔[6]或波导[7]）高效集成。这种集成要求量子点的位置精度极高（通常在纳米到亚微米范围内），以确保量子点与光模式之间的强耦合[8,9]。同时，低且可控的成核密度（例如<1 QD/μm2）对于有效隔离单个量子点并避免相邻量子点之间的串扰至关重要[10]。
目前，Stranski-Krastanow（SK）模式下的异质自组装外延生长被认为是获得高质量量子点的有效技术之一[11]。然而，SK模式下获得的量子点具有成核位置随机和尺寸不均匀的特性，这严重阻碍了量子点与复杂光子结构的确定性集成。现有的解决方案，如在生长后围绕量子点制造微腔[5,12,13]或在器件制备后选择与微腔精确对齐的器件[14]，效率低下且产量低，不利于器件的扩展和制造。
为了精确控制外延自组装量子点的位置，研究人员提出了多种方法，如埋藏应力源[15,16]、液滴蚀刻[17]、衬底编码尺寸减小外延（SESRE）[18, [19], [20]、STM尖端诱导[21,22]和图案化衬底技术[23,24]。其中，图案化衬底技术因其良好的工艺兼容性和强可扩展性而被认为是最有前景的解决方案之一。许多研究团队通过优化图案形态和改进生长方法取得了显著进展[25]。例如，通过采用深度蚀刻[26]或结合金字塔结构[23,27]，研究人员实现了接近100%的单量子点占据率。该技术的核心原理在于图案化衬底改变了局部区域的表面能和应变能，使沉积的原子倾向于在图案化区域成核[28]。因此，图案化衬底技术可以用于在生长过程中实现对量子点位置和数量的绝对控制。这为解决SK模式的固有随机性问题并实现量子点与光子微/纳米结构的确定性集成提供了强有力的技术方法[29,30]。
尽管如此，要在与标准平面工艺兼容的坑上实现高产量仍然具有挑战性。更重要的是，实现高占据率需要系统理解和优化多个生长参数（如InAs沉积量和生长温度）与图案几何参数（如间距）之间的复杂相互作用。尽管现有文献展示了最终优化结果[31, [32], [33]，但往往缺乏可供他人参考的详细、系统的优化过程，特别是从多位置占据到单位置占据的临界参数窗口。因此，本研究提供了一个相对详细的参数优化过程和机制分析。
本研究系统研究了InAs沉积时间、生长温度和图案间距对InAs量子点选择性成核和单位置占据的影响，成功实现了在预设计的圆形坑内高度选择性和确定性的InAs纳米岛的成核。原子力显微镜（AFM）结果表明，该方法有效地将InAs纳米岛限制在图案化区域内，并显著抑制了图案化区域外的随机成核，实现了对单个岛屿位置的精确空间控制。鉴于某些量子点的亚微米横向尺寸，本工作中实现的位控InAs量子点将被称为纳米岛。此外，在图案化衬底上制备的位控纳米岛表现出接近甚至超过平面样品量子点的强光学活性。这项工作为可重复的高产量位控量子点阵列的制造提供了有价值的工艺指导，并为高性能、可定位的量子光源与光子微腔的确定性集成奠定了重要的材料基础。
