[發明專利]內含碲化銀量子點的分布反饋激光器及其制備方法

在審

• 申請號: 201811193785.3
• 申請日: 2018-10-15
• 公開（公告）號: CN109286132A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 廖晨
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01S5/12
• 分類號: H01S5/12
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳國強

本發明公開了一種內含碲化銀量子點的分布反饋激光器及其制備方法，該分布反饋激光器包括依次向上設置的石英基板、內含碲化銀量子點的二氧化硅周期光柵。本發明利用低毒的最低量子態2重簡并的碲化銀量子點替代最低量子態8重簡并的鉛鹽量子點，以實現低閾值的近紅外光增益。二氧化硅的光熱穩定性遠高于有機聚合物。用內含碲化銀量子點的二氧化硅薄膜制備周期光柵，最終能夠獲得低閾值、高穩定性和環境友好的分布反饋近紅外量子點激光器。

技術領域

本發明涉及一種內含碲化銀量子點的分布反饋激光器及其制備方法，屬于半導體光電子器件的技術領域。

背景技術

近紅外激光器可廣泛應用于光通信、遙感和相干等離子體產生等領域。受益于量子限域效應，半導體量子點作為光增益材料展現出了多種優越的性能，例如發射波長隨尺寸可調、潛在的低激光閾值和溫度不敏感的激光性能。目前，利用分子束外延法制備的近紅外量子點激光器已經開始商業應用。相比于外延生長的量子點，膠體量子點具有更小的尺寸和更均一的尺寸分布，因而具有更強的量子限域效應和更窄的發射峰。最常見的近紅外發射膠體量子點是鉛鹽(硫化鉛、硒化鉛和碲化鉛)量子點。它們為巖鹽型結構，在布里淵區的L點有4個等效的能帶最小值。考慮2重自旋簡并，鉛鹽量子點的最低量子態是8重簡并的，平均每個量子點內的激子數要超過4才能實現粒子數反轉。這使鉛鹽量子點的光增益閾值極高，很難實現光增益。目前，迫切需要尋找到一種新型的膠體量子點來實現低閾值的近紅外光增益。

近年來，低毒的最低量子態2重簡并的碲化銀量子點由于在第二近紅外窗口具有優異的熒光性質而引起強烈的關注。目前關于碲化銀量子點的研究大多聚焦在制備方法以及細胞毒性，其在激光領域的潛在應用尚未有報道。

分布反饋激光器具有支持單模輸出、制備便捷和集成度高等優點。目前，內含膠體量子點的分布反饋激光器大多是通過將內含量子點的有機聚合物薄膜加工成周期光柵制得的。有機聚合物的光熱穩定性較差，這影響了激光器的穩定性和壽命。

發明內容

本發明的目的是提供一種內含碲化銀量子點的分布反饋激光器及其制備方法，以獲得低閾值、高穩定性和環境友好的分布反饋近紅外量子點激光器。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種內含碲化銀量子點的分布反饋激光器，包括依次向上設置的石英基板、內含碲化銀量子點的二氧化硅周期光柵。

所述內含碲化銀量子點的二氧化硅周期光柵由二氧化硅周期光柵和嵌入該二氧化硅周期光柵中的碲化銀量子點組成。

所述碲化銀量子點在二氧化硅周期光柵中均勻分布。

所述碲化銀量子點作為光增益介質。

一種內含碲化銀量子點的分布反饋激光器的制備方法，包括以下步驟：

(1)利用高溫熱分解法制備碲化銀量子點；

(2)將步驟(1)得到的碲化銀量子點分散于甲苯中，再將碲化銀量子點的甲苯分散液與全氫聚硅氮烷混合，然后旋涂到石英基板上來獲得內含量子點的二氧化硅膜；

(3)利用反應離子刻蝕法將內含碲化銀量子點的二氧化硅膜刻蝕成內含碲化銀量子點的二氧化硅周期光柵。

有益效果：碲化銀量子點為單斜晶相，最低量子態只有2重自旋簡并，能夠實現低閾值的近紅外光增益。

二氧化硅的光熱穩定性遠高于有機聚合物。全氫聚硅氮烷是一種新型的涂層材料，在大氣氛圍中能夠在室溫下轉化為無機二氧化硅。旋涂量子點與全氫聚硅氮烷的混合液能夠獲得高質量的內含量子點的二氧化硅薄膜，為制備高穩定性的分布反饋量子點激光器提供了條件。