[發(fā)明專利]量子點(diǎn)單光子源、制備方法及其器件的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010557214.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-18
• 公開（公告）號(hào): CN111525005B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何小武;牛智川;張宇;徐應(yīng)強(qiáng);陳昊;孫寶權(quán);竇秀明;尚向軍;倪海橋;任正偉;劉汗青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號(hào): H01L33/06
• 分類號(hào): H01L33/06;H01L33/30;H01L33/10;H01L33/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周天宇

1.一種量子點(diǎn)單光子源，其特征在于，包括：

襯底(1)、緩沖層(2)、DBR反射層(3)、吸收層(4)、有源層(5)、蓋層(6)、量子點(diǎn)陣列(7)；

所述緩沖層(2)設(shè)置于所述襯底(1)上；

所述DBR反射層(3)設(shè)置于所述緩沖層(2)上；

所述吸收層(4)設(shè)置于所述DBR反射層(3)上；

所述有源層(5)設(shè)置于所述吸收層(4)上；

所述蓋層(6)設(shè)置于所述有源層(5)上；

所述量子點(diǎn)陣列(7)通過刻蝕所述蓋層(6)和所述有源層(5)得到，所述量子點(diǎn)陣列(7)位于所述吸收層(4)上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子點(diǎn)單光子源，其特征在于，所述量子點(diǎn)陣列(7)的點(diǎn)密度為1×10⁶cm^-2；所述量子點(diǎn)陣列(7)中量子點(diǎn)的直徑為8～70nm、高度為8～100nm、相鄰量子點(diǎn)間距為9～10μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子點(diǎn)單光子源，其特征在于，所述DBR反射層(3)包括依次交替生長的AlGaAs層和GaAs層；

所述AlGaAs層的數(shù)量為26，所述GaAs層的數(shù)量為25。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的量子點(diǎn)單光子源，其特征在于，所述AlGaAs層中鋁組分y滿足0.45≤y≤1，所述AlGaAs層的厚度為74.6～138.6nm，所述GaAs層的厚度為60.1～118.7nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子點(diǎn)單光子源，其特征在于，所述有源層(5)包括進(jìn)行n型摻雜或p型摻雜的InAs有源層、進(jìn)行n型摻雜或p型摻雜的InSb有源層、進(jìn)行n型摻雜或p型摻雜的GaSb有源層中的一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子點(diǎn)單光子源，其特征在于，所述有源層(5)為一層有源層，或?yàn)橐来卧O(shè)置于所述吸收層(4)上的第一有源層、δ摻雜層和第二有源層，其中，第一有源層和第二有源層為InGaAs有源層，δ摻雜層為經(jīng)過δ摻雜的InGaAs有源層。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子點(diǎn)單光子源，其特征在于，所述襯底(1)為GaAs襯底、GaSb襯底、InP襯底中的一種，所述緩沖層(2)為GaAs緩沖層、GaSb緩沖層、InGaAs緩沖層中的一種，所述吸收層(4)為GaAs吸收層、GaSb吸收層、InGaAs吸收層中的一種，所述蓋層(6)為GaAs蓋層、GaSb蓋層、InGaAs蓋層中的一種。

8.一種量子點(diǎn)單光子源的制作方法，其特征在于，包括：

在襯底(1)上依次生長緩沖層(2)、DBR反射層(3)、和吸收層(4)；

采用Frank-van der Merwe二維生長模式在所述吸收層(4)上生長有源層(5)；

在所述有源層(5)上生長蓋層(6)；

采用電子束曝光方法與感應(yīng)耦合等離子體刻蝕方法，對(duì)所述有源層(5)和蓋層(6)進(jìn)行刻蝕，得到量子點(diǎn)陣列(7)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的量子點(diǎn)單光子源的制作方法，其特征在于，所述采用Frank-van der Merwe二維生長模式在所述吸收層(4)上生長有源層(5)，包括：

生長厚度為0.1～50nm的有源層(5)，并對(duì)所述有源層(5)采用均勻、漸變或δ摻雜方式進(jìn)行n型摻雜或p型摻雜，其中，所述n型摻雜采用Si或GaTe進(jìn)行摻雜，所述p型摻雜采用Be進(jìn)行摻雜。

10.一種量子點(diǎn)單光子源器件的制備方法，其特征在于，采用粘貼的方式將排式光纖與如權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的量子點(diǎn)單光子源進(jìn)行垂直耦合，得到量子點(diǎn)單光子源器件；其中，每個(gè)光纖內(nèi)芯處有且僅有一個(gè)量子點(diǎn)。