[發明專利]雙曲超材料復合光柵增強的高頻量子點單光子源

有效

• 申請號: 201710600355.8
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107452844B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 陳飛良;李沫;張暉;黃鋒;李倩;張健
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院電子工程研究所
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/24
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 蔣斯琪

1.雙曲超材料復合光柵增強的高頻量子點單光子源，其特征在于：包括襯底（1）、在襯底（1）上的雙曲超材料、量子點（4），所述雙曲超材料是由介質薄膜（21）和金屬薄膜交替形成的多層的一維周期性結構，或者所述雙曲超材料是由介質薄膜（21）和類金屬薄膜交替形成的多層的一維周期性結構；

在多層的雙曲超材料上以周期250?nm刻蝕形成同心環光柵；所述量子點（4）置于雙曲超材料的同心環光柵的表面圓心處，量子點（4）的發光波長500?nm；或者在多層的雙曲超材料上以周期775?nm刻蝕形成同心環光柵；所述量子點（4）置于雙曲超材料的同心環光柵的表面圓心處。

2.雙曲超材料復合光柵增強的高頻量子點單光子源，其特征在于：包括襯底（1）、在襯底（1）上的雙曲超材料、量子點（4），所述雙曲超材料是由介質薄膜（21）和金屬薄膜交替形成的多層的一維周期性結構，或者所述雙曲超材料是由介質薄膜（21）和類金屬薄膜交替形成的多層的一維周期性結構；

所述襯底（1）上具有pin結構薄膜，在pin結構薄膜上刻蝕形成周期450?nm的環形光柵；所述量子點（4）用于電泵浦時，量子點（4）嵌埋在pin結構薄膜中，利用雙曲超材料中最靠近量子點（4）的那層金屬薄膜或類金屬薄膜（22）作為電極的歐姆接觸層。

3.雙曲超材料復合光柵增強的高頻量子點單光子源，其特征在于：包括襯底（1）、在襯底（1）上的雙曲超材料、量子點（4），所述雙曲超材料是由介質薄膜（21）和金屬薄膜交替形成的多層的一維周期性結構，或者所述雙曲超材料是由介質薄膜（21）和類金屬薄膜交替形成的多層的一維周期性結構；

所述襯底（1）上具有pin結構納米線，在多層的雙曲超材料上以周期225?nm刻蝕形成環形光柵；所述量子點（4）用于電泵浦時，量子點（4）嵌埋于pin納米線中，直接在pin納米線的兩端制備電極實現電注入；

或者，所述襯底（1）上具有pin結構納米線，在多層的雙曲超材料的介質薄膜（21）上以周期137.5?nm?刻蝕形成環形光柵；所述量子點（4）用于電泵浦時，量子點（4）嵌埋于pin納米線中，利用雙曲超材料中最靠近量子點（4）的那層金屬薄膜或類金屬薄膜（22）作為電極的歐姆接觸層。

4.根據權利要求1或2或3所述的雙曲超材料復合光柵增強的高頻量子點單光子源，其特征在于：所述襯底（1）材質為絕緣體、或半導體、或金屬；對于從襯底（1）上表面向上出光的單光子源，所述襯底（1）采用對發射光高反射率的金屬或半導體材質，或在襯底（1）上鍍高反射膜；對于穿過襯底（1）向下出光的單光子源，所述襯底（1）采用對發射光透明的絕緣材質，并在襯底（1）的下表面鍍減反膜。

5.根據權利要求1或2或3所述的雙曲超材料復合光柵增強的高頻量子點單光子源，其特征在于：所述介質薄膜（21）采用對發射波段透明的材料，復介電常數實部為正值，其厚度小于或等于量子點（4）的發光波長的十分之一；所述金屬薄膜或類金屬薄膜（22）的復介電常數實部在發射波段為負值，其厚度小于或等于量子點（4）的發光波長的十分之一。

6.根據權利要求5所述的雙曲超材料復合光柵增強的高頻量子點單光子源，其特征在于：對于紫外-可見波段，所述金屬薄膜或類金屬薄膜（22）采用Al、或Au、或Ag、或ZrN、或HfN材料；對于近紅外波段，所述金屬薄膜或類金屬薄膜（21）采用ITO，或采用摻Al或摻Ga的ZnO，或TiN材料；對于紅外波段，所述金屬薄膜或類金屬薄膜（21）采用石墨烯、或AlInAs、或InGaAs、或SiC材料。

7.根據權利要求1或2或3所述的雙曲超材料復合光柵增強的高頻量子點單光子源，其特征在于：所述量子點（4）與所述金屬薄膜或類金屬薄膜（22）的間距為1～100?nm，所述間距通過所述介質薄膜（21）的厚度來調節。

8.根據權利要求1或2或3所述的雙曲超材料復合光柵增強的高頻量子點單光子源，其特征在于：所述量子點（4）是膠體量子點、或自組裝量子點、或嵌埋于納米線的量子點。