[发明专利]电泵浦量子点单光子源及其制备方法

说明书

本发明提供了一种电泵浦量子点单光子源及其制备方法，方法包括：步骤S101：准备III‑V族化合物量子阱发光芯片；步骤S102：在III‑V族化合物量子阱发光芯片上制作金属孔；步骤S103：在步骤S102制出的芯片表面引入量子点，完成器件的制作，本发明电泵浦量子点单光子源及其制备方法缓解了现有技术中存在的光泵浦量子点单光子源的实用性和便携性较差，及量子点单光子源的发光效率低的技术问题，达到了提高单光子源的实用性和便携性，及提高量子点单光子源的发光效率的技术效果。

技术领域

本发明涉及单光子源技术领域，尤其是涉及一种电泵浦量子点单光子源及其制备方法。

背景技术

近年来单光子源(SPS)技术在量子信息领域取得了突破性进展，其在量子通信、量子计算、量子光刻和量子密码学等方面都有活跃的表现。尤其是在量子密码学中，现在，不仅在理论上证明了量子密钥分配(QKD)的可能，而且自从1984年提出最初提案以及1992年的第一次试验以来，QKD已经在许多方面得到了证实。由于量子通信的保密性强、安全性好及在量子计算机中运行速度快等优点引起了人们的广泛关注。为了保证在通信中量子信息不被泄密，量子通信理想单光子源需保证每个脉冲中有且仅有一个光子，实现理想单光子源是研究量子通信中的一个非常重要的课题。

一个理想的量子光源在每个激发脉冲中应只产生单个光子，这可以通过使用单一的量子系统来实现，如单个量子点。量子点(QDs)的概念最早由Arakawa和Sakaki在1982年提出，量子点具有独特的电子结构和量子限制效应，单个量子点在被光脉冲或电脉冲激发时即可产生单光子。其特有的性质现已被应用于许多光子器件，量子点在纳米结构的合成和应用方面都取得了令人瞩目的研究成果。量子点作为非传统光源在单光子量子通信中也有极大的应用前景，使用量子点作为稳定的单光子源将是我们将来研究的重点。

在实际应用中，需要使用激光器准确泵浦量子点得到单光子源，激光器泵浦量子点的过程需要在光学平台上实现，所以，难以在可移动的芯片上实现单光子源，导致光泵浦量子点单光子源的实用性和便携性较差。而且，由于单量子点本身发光强度较低，所以会导致量子点单光子源的发光效率低的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明的目的在于提供一种电泵浦量子点单光子源及其制备方法，以缓解现有技术中存在的光泵浦量子点单光子源的实用性和便携性较差，及量子点单光子源的发光效率低的技术问题。

(二)技术方案

第一方面，本发明实施例提供了一种电泵浦量子点单光子源的制备方法，方法包括：步骤S101：准备III-V族化合物量子阱发光芯片；步骤S102：在所述III-V族化合物量子阱发光芯片上制作金属孔；步骤S103：在步骤S102制出的芯片表面引入量子点，完成器件的制作。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述准备III-V族化合物量子阱发光芯片，包括：

准备III-V族化合物量子阱外延片，所述III-V族化合物量子阱外延片沿远离衬底7表面方向上依次设置有缓冲层6、N型接触层5、量子阱有源层4和P型接触层3；

刻蚀部分所述III-V族化合物量子阱外延片至所述N型接触层5，在所述III-V族化合物量子阱外延片的一侧形成台面；

在P型接触层3上制作P型电极1，在所述台面上制作N型电极2。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述在所述III-V族化合物量子阱发光芯片上制作金属孔，包括：

在所述III-V族化合物量子阱发光芯片上旋涂光刻胶；

在所述P型接触层3上利用光刻曝光制作M个光刻胶微柱9，及利用光刻胶在所述台面上形成隔离所述N型电极2的光刻胶掩膜8，其中，M为正整数；