[發明專利]自組織單量子點的定位方法及裝置

有效

• 申請號: 201310056260.6
• 申請日: 2013-02-19
• 公開（公告）號: CN103163109A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 尚向軍;倪海橋;査國偉;喻穎;李密峰;王莉娟;徐建星;牛智川
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及量子信息領域，尤其涉及一種自組織單量子點的定位方法及裝置。

背景技術

基于對單個量子(如光子、電子)的量子態(如偏振、自旋)進行編碼的量子信息技術，在集成規模、處理速度、功耗和信息安全方面都比傳統信息技術具有優勢。單光子源是量子信息領域三大核心技術(單光子源、量子編碼和傳輸、單光子檢測)之一。

低密度(1～10/μm²)自組織銦砷量子點樣品能通過后期工藝隔離出單量子點微區，實現近紅外(900-1500nm)波段穩定、高效的單光子發射；但自組織量子點成島位置隨機，而目前單光子源器件制備仍采用傳統的垂直腔面發射激光器的平面陣列版圖工藝，尋找和定位單量子點很盲目。同時，通過光刻或氧化形成圖形襯底，在襯底上進行量子點選區外延，雖能實現量子點的定位生長，但會引入表面態，降低量子點發光性能，通常不被采用。共聚焦顯微光致熒光譜能通過分立譜線定位樣品中的單量子點微區；但顯微光譜測試要求樣品置于液氮杜瓦，樣品從杜瓦中取出后，定位信息喪失。如何在實施工藝時準確定位單個自組織量子點是實現微腔與單量子點強耦合、提升單光子發射效率、提高單光子源器件成品率的關鍵，也是單光子源光纖耦合和實用化的前提。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了克服自組織量子點的工藝定位難題，本發明提供了一種借助共聚焦顯微光致熒光譜和合束紫外光對液氮杜瓦中單量子點微區進行原位曝光的方法，以準確“標記”和定位單量子點。

(二)技術方案

本發明提出了一種定位自組織單量子點的裝置，其包括：

激光器，其用于產生激發光，所述激發光沿光路經顯微物鏡匯聚，照射在量子點樣品表面微區，激發所述微區中的量子點產生熒光光束；

紫外光源裝置，其用于產生紫外光；

顯微物鏡，其用于匯聚所述激發光和紫外光到所述量子點樣品表面的微區，并收集所述量子點樣品表面的微區中量子點發出的熒光光束，其還用于掃描量子點樣品表面；

光譜儀，其用于表征所述熒光光束，得到熒光光譜；

其中，在所述熒光光譜中找到單量子點發出的熒光對應的分立譜線后，所述顯微物鏡停止掃描，并打開所述紫外光源裝置對當前掃描的量子點樣品表面微區的光刻膠進行曝光，以定位自組織單量子點的位置。。

本發明還提出了一種自組織單量子點的定位方法，其包括：

步驟1、將表面預涂負性光刻膠的量子點樣品放入杜瓦中；

步驟2、由激光器發出的激發光經顯微物鏡匯聚后，照射所述量子點樣品表面的微區；

步驟3、用顯微物鏡對所述量子點樣品表面進行掃描，并收集所述微區中的量子點發出的熒光光束；

步驟4、由光譜儀表征所述熒光光束，獲得熒光光譜；

步驟5、從所述熒光光譜找到單量子點發出的熒光對應的分立譜線，并停止掃描；

步驟6、對停止掃描時所述顯微物鏡聚焦的所述量子點樣品表面的微區進行紫外光曝光，以定位自組織單量子點的位置。

(三)有益效果

本發明提出的定位自組織單量子點的裝置和方法具有以下效果：

1、實現了對單個自組織量子點的原位、準確和快速定位，避免了平面陣列版圖自上而下制備單光子源器件在尋找單量子點上的盲目性；

2、刻蝕形成的臺面能保證下面有單量子點，便于完成單光子源器件的后續工藝(如共面電極制備)，提高了單光子源器件的成品率。

附圖說明

圖1是本發明中使用共聚焦顯微光致熒光譜輔助定位單量子點的裝置示意圖；

圖2是本發明中量子點微區中量子點熒光光束和后續刻蝕臺面示意圖；

圖3是本發明中使用共聚焦顯微光致熒光譜輔助定位單量子點的方法示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。