[发明专利]用于远红外通讯的栅压控制的二维电子气量子匣子

说明书

技术领域

    本发明涉及数字信号源领域，具体为一种基于电场限域的二维电子气（2DEG))的量子匣子用于远红外线数字通讯的集成IC数字信号源。

背景技术

根据信息学, 一个数字信号源,单个波长的光(单模是理想情况,实际上是多模值),如果只是在时域上进行时间调幅获得0和1也就是1个bit的带宽(就是本专利描述的单元). 2的3次方个bit(8位,8个物理单元)是1个byte,例如制作1024乘1024个byte乘8的IC就会有1M的通信把byte, 目前控制IC的总线速度已经达到1G量级,也就是10⁹量级, 换句话说就是速度达到2^-30秒量级. 1Mbyte除2^-30s就会得到1024T byte的物理带宽。近半个多世纪来,人们一直想寻找集成化的微小亚毫米波光源集成光电芯片, 在半导体激光器的泵浦下可以获得低能耗的,重量轻的,体积小的,集成化高的用于航天,航空的微小飞行器等的通讯数字发射源. 理论上,如果在远红外波段能得到8乘1M个不同波长(要求峰谷比好各个波长的通讯信道隔开好),的光源,就可以得到1024T数字带宽. 现在工业微加工工艺的关键尺寸CD已经达到300多?. 90年初期,国际一流公司的作法是利用衬底的晶格常数失配的原理, MOCVD外延生长半导体薄膜时, 外延薄膜与衬底应力失配,在生长过程中形成尺寸均匀的10 ?左右的量子点. 这种量子点用于红外线通讯关键是难获得至少不同直径的均一量子点以得到1T的通讯物理带宽。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电场限域的二维电子气(2DEG)的量子匣子用于远红外线数字通讯的集成IC数字信号源，以解决现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

用于远红外通讯的栅压控制的二维电子气量子匣子，其特征在于：包括围栅电极，所述围珊电极由衬底底部的背底电极和上表面的围栏形状的顶电极构成的围栏形式的可寻址电压控制的阱，围珊电极顶电极和背电极之间形成的电压为围栏栅电压，控制顶电极与背电极的电压差来控制电子气量子匣子的x,y方向限域从而控制量子能级的间隔；对于单个Bit（0,1）的信号源的模值数值的获得，可以用x,y方向上的围栏栅压控制量子能级间隔从而获得不同的波长的光源，对于集成的信号源，所有的信号源用统一波长的半导体激光，每个信号源单元的开关用可以电压寻址的数字电信号源控制。 

所述的用于远红外通讯的栅压控制的二维电子气量子匣子，其特征在于： xy方向的量子匣子的限制是通过围栅电压控制的。

所述的用于远红外通讯的栅压控制的二维电子气量子匣子，其特征在于：工艺采用半导体微加工技术，包括分子束外延技术、MBE，光刻技术。

所述的用于远红外通讯的栅压控制的二维电子气量子匣子，其特征在于：所述栅、栅电极材料为对可见光泵浦光透过的半透电极材料，优选 Ti，Cr,或者是Al，或者是ITO。

所述的用于远红外通讯的栅压控制的二维电子气量子匣子，其特征在于：所述掺杂势垒为Al_xGaAs_1-x掺杂势垒，Al_xGaAs_1-x掺杂势垒的x ： 0.2-1 ，电子浓度10¹⁸/cm³到10¹⁹/cm³。

本发明的优点为：用于半导体激光器泵浦得到了不同波长的远红外发射雏形单元结构，其在数字红外集成通讯上得到数字光源的集成化应用，最终得到宽带的，节能的，集成度高的红外通讯光源IC。

附图说明

图1为阐述分裂栅二维电子气概念的结构示意图。

图2为本发明的器件结构原理侧面示意图。

图3为本发明的器件结构原理俯视示意图。

具体实施方式