[发明专利]片上键合Si/III-V量子点单光子源及其制备方法

权利要求书

1.一种片上键合Si/III-V量子点单光子源，其特征在于，包括：

波导耦合器件；

量子点单光子源结构，通过透明导电ZnO溶胶凝胶辅助键合于所述波导耦合器件的垂直上方，所述量子点单光子源结构采用以III-V族量子点为有源层的外延片制作；

其中：

所述波导耦合器件为波导结构，包括传输结构，所述波导结构使用带有tap结构的波导或全刻蚀波导或脊型波导作为传输结构；

所述波导耦合器件连接微腔结构，所述微腔结构包括微盘、微环和光子晶体微腔；

所述III-V族量子点单光子源波导输出部分结构为条形波导结构、光源带有微腔结构或在稀疏自组织生长III-V族量子点材料上光刻、刻蚀微腔结构；

所述波导耦合器件材料为硅基材料或根据单光子源发光波长和材料的折射率选择，实现III-V族量子点单光子发光由键合的波导耦合输出；

所述III-V族量子点单光子源材料为发光波长在1.2μm-1.6μm之间的近红外波段量子点材料，包括GaN基、GaAs基或InP基量子点材料；

所述量子点单光子源结构使用法布里-珀罗谐振腔或回音壁谐振腔产生谐振。

2.一种如权利要求1所述的片上键合Si/III-V量子点单光子源的制备方法，其特征在于，包括：

对自组织生长的量子点有源材料进行曝光、光刻及刻蚀处理并制作两极电极，制备量子点单光子源结构，所述两极电极为同面电极或双面电极；

对SOI材料进行曝光、光刻和刻蚀，制作SOI波导耦合器件；

在SOI波导耦合器件波导面沉积键合材料和辅助键合材料；

将量子点单光子源结构置于SOI波导耦合器件上，垂直方向对准后加热并施加压力进行键合。

3.根据权利要求2所述的片上键合Si/III-V量子点单光子源的制备方法，其特征在于，所述辅助键合材料包括金属In、ZnO导电溶胶凝胶或氧化铟锡，所述键合材料包括ZnO导电溶胶凝胶，所述键合方法包括金属辅助键合、ZnO辅助键合、苯并环丁烯键合、聚合物辅助键合或直接键合。

4.根据权利要求2所述的片上键合Si/III-V量子点单光子源的制备方法，其特征在于，所述SOI波导耦合器件的波导与键合材料接触，使得键合后III-V量子点单光子源发光可以通过消逝波耦合到波导。