[發明專利]一種半導體三量子點結構實現中遠紅外單光子探測的方法

有效

• 申請號: 201711291750.9
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108123003B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 鐘旭
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/102;H01L31/18
• 代理公司: 31001 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

1.一種半導體三量子點結構實現中遠紅外單光子探測的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、制作半導體異質結，在離該半導體異質結表面形成二維電子氣，在該半導體異質結表面制作多個金屬電極，通電后形成半導體三量子點結構，三量子點中的左量子點L及右量子點R分別與二維電子氣通過隧穿耦合連接，三量子點中的中間量子點C與左量子點L及右量子點R通過隧穿耦合連接，左量子點L與中間量子點C構成雙量子點LC系統，右量子點R與中間量子點C構成雙量子點LR系統；

步驟2、調整金屬電極上的電壓，確保在導電窗口內左量子點L內部只有一個單電子態及右量子點R內部只有一個單電子態，而中間量子點C在導電窗口內有Donor單電子態和Acceptor單電子態，中間量子點C內Donor單電子態和Acceptor單電子態的能級之差決定了可以探測的中遠紅外光子頻率；

步驟3、電子從半導體異質結二維電子氣中由電子隧穿作用隧穿到雙量子點LC系統中，中遠紅外光照射下，雙量子點LC系統中的電子吸收一個光子由Donor單電子態躍遷到Acceptor單電子態，即進入雙量子點LR系統中，再由電子隧穿作用電子從右量子點R隧穿到半導體異質結二維電子氣中，從而形成光生電流，通過對光生電流的檢測實現對遠紅外單光子的探測。

2.如權利要求1所述的一種半導體三量子點結構實現中遠紅外單光子探測的方法，其特征在于，雙量子點LC系統中左量子點L單電子態和中間量子點C中的Donor單電子態隧穿耦合，當該耦合強度比較大而左量子點L單電子態和中間量子點C中的Donor單電子態能級差為零時，左量子點L單電子態和中間量子點C中的Donor單電子態將形成Fano型量子干涉通道，調整隧穿耦合大小控制Fano型量子干涉通道的干涉強度，實現增強光子吸收而抑制光子激發作用，從而達到增強光電導增益的目的。

3.如權利要求1所述的一種半導體三量子點結構實現中遠紅外單光子探測的方法，其特征在于，調整金屬電極上的電壓來控制左量子點L與中間量子點C、中間量子點C與右量子點R之間的隧穿耦合強度和能級差，并可以控制中間量子點C內兩個單電子態能級差的大小。