[发明专利]一种检测光通讯波段半导体材料发光单光子特性的方法

说明书

技术领域

本发明属于光谱探测技术领域，尤其涉及一种检测光通讯波段半导体材料发光单光子特性的方法。

背景技术

单光子探测技术是研究和表征半导体发光过程的量子特性和物理机制的重要手段。材料发光的单光子特性只能通过测试其发光的二阶自相关函数g⁽²⁾(τ)来得出。一般的，当测试所得结果g⁽²⁾(0)<0.5时，说明被测光源具有较好的单光子特性，而且g⁽²⁾(0)的值越小说明其单光子特性越好。对于材料发光的单光子特性的检测具体是依靠安装有两个单光子探测器的HBT(Hanbury-Brown-Twiss)单光子测试系统来实现的，而单光子探测器的探测性能的好坏会直接影响到检测结果的好坏。

发光波长位于光通讯波段(1.3μm～1.5μm)的半导体材料的单光子源是目前半导体光谱学研究领域的重要的研究对象之一，也是未来基于光纤的量子通信的重要候选光源之一。目前，对于光通讯波段的半导体材料发光的单光子特性的表征还主要依赖于铟镓砷单光子探测器。而铟镓砷单光子探测器具有暗计数高和探测效率低下等缺点，这给光通讯波段的单光子探测带来了很大的困难。因此，不容易实现利用铟镓砷单光子探测器对光通讯波段的半导体材料发光的单光子特性的良好表征。

另外，虽然针对光通讯波段的半导体材料发光的单光子特性的较好的表征手段有诸如：使用超导单光子探测器、利用量子频率上转换技术和对待检测半导体材料进行微加工处理以提高其发光的收集效率等，但它们大都具有造价昂贵，实用性差等问题。因而，如何提出一种检测光通讯波段半导体材料发光的单光子特性的经济、便捷和高效的方法，是当前所属领域科研、技术人员急需解决的技术难题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种经济、便捷和高效的检测光通讯波段半导体材料发光单光子特性的方法。

(二)技术方案

本发明提供了一种检测光通讯波段半导体材料发光的单光子特性的方法。该方法包括：步骤A，按照准静水压压力装置腔室的大小切割半导体样品；步骤B，将切割好的半导体样品装入准静水压装置的腔室中；步骤C，向装有半导体样品的准静水压压力装置的腔室中填充透明惰性材料的传压介质；步骤D，利用显微物镜使激发光透过准静水压装置的透明部分聚焦在其腔室中的样品上以激发样品，同时依靠该显微物镜收集样品的发光，通过调节准静水压压力装置内传压介质的压力，使待测半导体样品的发光波长移动至硅单光子探测器所对应的光谱探测范围内；步骤E，结合配有硅单光子探测器的HBT单光子测试系统，对准静水压压力装置内的半导体样品中量子点发光的单光子特性进行检测。

(三)有益效果

本发明检测光通讯波段半导体材料发光单光子特性的方法可以快速检测半导体样品位于光通讯波段的发光的单光子特性，具有简单、快速、高效、经济的优点，能够为相应的半导体发光材料的科学研究和应用提供重要保证和可靠依据。

附图说明

图1为本发明实施例检测光通讯波段半导体材料发光单光子特性方法的流程图；

图2为利用图1所示方法进行测试获得的半导体样品发光的二阶自相关函数的曲线；

图3为依靠传统方法利用铟镓砷单光子探测器对半导体样品发光的探测获得的二阶自相关函数的曲线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。

本发明检测光通讯波段半导体材料发光的单光子特性的方法中，依靠准静水压压力装置对光通讯波段的半导体发光材料施加压力，将其发光波长向短波方向移动，而进入硅单光子探测的光谱探测范围，结合配有两个硅单光子探测器的HBT单光子测试系统进行检测。

在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种用于检测零压下发光波长为1.3μm的InAs/GaAs量子点的单光子特性的方法。如图1所示，该方法包括：

步骤A，按照所使用金刚石对顶砧准静水压压力装置腔室的大小切割InAs/GaAs量子点样品，保证该InAs/GaAs量子点样品能够顺利放入该金刚石对顶砧准静水压压力装置的腔室中；