[发明专利]一种多重耦合的单光子发光体及其制作方法

权利要求书

1.一种多重耦合的单光子发光体，包括：衬底，N型氮化镓层，具有纳米孔洞的掩膜版，第一InGaN量子点，金字塔锥状氮化镓，第二InGaN量子点，第一Ag纳米颗粒，第二Ag纳米颗粒以及反射镜，所述N型氮化镓层正面具有掩膜版的纳米孔洞，位于纳米孔洞中的第一InGaN量子点和位于N型氮化镓层背面的第一Ag纳米颗粒形成第一重单光子和等离激光耦合的单光子发光体，位于金字塔锥状氮化镓顶部的第二InGaN量子点和位于金字塔锥状氮化镓尖端的第二Ag纳米颗粒形成第二重单光子和等离激光耦合的单光子发光体，通过多重耦合，形成单光子发光器件。

2.根据权利要求1所述的一种多重耦合的单光子发光体，其特征在于：所述掩膜版为SiN_x或SiO₂或其组合。

3.根据权利要求1所述的一种多重耦合的单光子发光体，其特征在于：所述第一InGaN量子点或第二InGaN量子点的直径为1~900nm。

4.根据权利要求1所述的一种多重耦合的单光子发光体，其特征在于：所述第一Ag纳米颗粒或第二Ag纳米颗粒的直径为1~900nm。

5.一种多重耦合的单光子发光体的制作方法，包括以下工艺步骤：

（1）在衬底上外延生长氮化镓缓冲层和N型氮化镓层；

（2）在N型氮化镓层上沉积掩膜版，通过蚀刻方法制作具有纳米孔洞的掩膜版；

（3）在掩膜版的纳米孔洞沉积第一InGaN量子点；

（4）采用外延技术生长金字塔锥状氮化镓；

（5）在金字塔锥状氮化镓的顶部沉积第二InGaN量子点；

（6）在金字塔锥状氮化镓的尖端沉积第二Ag纳米颗粒；

（7）采用光刻技术，在衬底背面制作纳米孔洞；

（8）在衬底背面的纳米孔洞里沉积第一Ag纳米颗粒；

（9）将衬底减薄抛光后，镀上反射镜。

6.根据权利要求5所述的一种多重耦合的单光子发光体的制作方法，其特征在于：所述步骤（2）在N型氮化镓层上沉积掩膜版，通过蚀刻方法制作具有纳米孔洞的掩膜版，纳米孔洞的尺寸为10~900nm，间距为10~900nm。

7.根据权利要求5所述的一种多重耦合的单光子发光体的制作方法，其特征在于：所述沉积第一InGaN量子点或第二InGaN量子点的生长方法为金属有机化学气机沉积、分子束外延、磁控溅射。

8.根据权利要求5所述的一种多重耦合的单光子发光体的制作方法，其特征在于：所述步骤（4）采用外延技术生长金字塔锥状氮化镓，利用低温高压的三维生长方法，纵向生长速率高于横向生长速率，生长温度为800~1200度，压强为200~600Torr，氮化镓金字塔锥的高度为0.1~10μm。

9.根据权利要求5所述的一种多重耦合的单光子发光体的制作方法，其特征在于：所述第一Ag纳米颗粒或第二Ag纳米颗粒的沉积方法为磁控溅射、电子束蒸发、化学反应气相或液相生长方法。

10.根据权利要求5所述的一种多重耦合的单光子发光体的制作方法，其特征在于：所述步骤（9）反射镜材料包括Al、Ag、DBR的任意一种。