[发明专利]一种单光子光源的制备方法及元器件

权利要求书

1.一种单光子光源的制备方法，其特征在于，包括：

在衬底材料上布置二维薄膜材料；对二维薄膜材料层数进行表征，以便确认是否适合当前的需求层数；所述衬底材料为硅衬底，所述二维薄膜材料为氮化硼薄膜；

对所述二维薄膜材料进行重离子辐照，以使所述二维薄膜材料内的原子发生碰撞产生位移点缺陷；其中，重离子类型为硼，硅，锗或金，重离子辐照光斑直径为1-5微米，重离子的离子能量为50-500MeV；重离子的线性能量传输值为1-100MeV·cm²/mg；重离子辐照注量在1E7cm^-2至1E10 cm^-2之间；

对重离子辐照后的所述二维薄膜材料进行高温退火，以使辐照产生的位移点缺陷形成孤立的发光中心；其中，所述高温退火的退火温度为400℃-800℃，退火时间为20-80分钟。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述二维薄膜材料进行重离子辐照的步骤，包括：

在所述二维薄膜材料上确定需要制备单光子光源的辐照位置；

对所述辐照位置进行重离子辐照，以使所述二维薄膜材料内的原子发生碰撞产生位移点缺陷。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述二维薄膜材料上确定需要制备单光子光源的辐照位置的步骤，包括：

采用刻蚀方法在所述衬底材料上制作参考标记；

通过所述参考标记定位所述二维薄膜材料上的辐照位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，重离子辐照时的离子入射方向与所述二维薄膜材料表面的法向夹角为0-60度。

5.一种单光子元器件，其特征在于，包括：第一电极、第二电极、P型材料、N型材料、具有单光子发光中心的二维薄膜材料以及用于导出单光子发光中心的光信号的导模光纤；所述单光子元器件的单光子发光中心的二维薄膜材料由权利要求1-4中任一所述的方法制备而成；所述P型材料与所述N型材料位于所述二维薄膜材料的两侧，所述第一电极位于所述P型材料的远离所述二维薄膜材料的一侧，所述第二电极位于所述N型材料的远离所述二维薄膜材料的一侧，所述导模光纤连接到所述P型材料上的靠近所述单光子发光中心的位置。