[发明专利]基于电子掺杂量子点的单光子源及其制备方法

说明书

发明提供一种基于电子掺杂量子点的单光子源及其制备方法，基于电子掺杂量子点的单光子源依次包括：基板、下高反镜、内含电子掺杂的硒化银核/复合壳量子点的二氧化硅层及上高反镜，以及安置于上高反镜垂直上方的油浸物镜、偏振分束器及激发激光器；内含电子掺杂的硒化银核/复合壳量子点的二氧化硅层由二氧化硅膜及单个电子掺杂的硒化银核/复合壳量子点组成；单个电子掺杂的硒化银核/复合壳量子点包括直径小于4nm的掺杂了1个电子的硒化银核；激发激光器发射的光子能量与电子掺杂的硒化银核/复合壳量子点的禁带宽度相同。本发明可获得在室温下工作的超高纯度、高全同性、偏振方向确定、高效率、工作在通信波长内及环保的单光子源。

技术领域

本发明涉及半导体光电子器件的技术领域，特别是涉及一种基于电子掺杂量子点的单光子源及其制备方法。

背景技术

单光子源是量子通信和量子计算系统中的核心部件。量子通信和量子计算的发展趋势要求单光子源具有高纯度、高全同性、偏振方向确定及高效率等优点。胶体量子点由于具有类似原子分立的能级机构和室温下的高效发射，可作为优秀的单光子发射材料。但是，由于量子点参与发射的最低电子和空穴态的多重简并即可容纳多个电子或空穴对，量子点中存在多激子发射，这会降低单光子源的纯度。现有技术中的解决方案有两种，一种是通过降低激发强度，尽量避免产生多激子，但是，由于激发光或电信号的波动不可避免地会产生多激子发射，此外，过低的激发强度会使单光子源的发射效率极低；另一种方案是利用超低温窄化发射峰的线宽，使得单激子发射峰和多激子发射峰在光谱上不重叠，然后滤除多激子发射，基于此方案的单光子源无法工作在室温环境。

鉴于以上有必要提供一种基于电子掺杂量子点的单光子源及其制备方法，以获得可在室温下工作的超高纯度、高全同性、偏振方向确定、高效率、工作在通信波长内及环保的单光子源。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于电子掺杂量子点的单光子源及其制备方法，以获得可在室温下工作的超高纯度、高全同性、偏振方向确定、高效率、工作在通信波长内及环保的单光子源。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于电子掺杂量子点的单光子源，所述基于电子掺杂量子点的单光子源由下至上依次包括：

基板、下高反镜、内含电子掺杂的硒化银核/复合壳量子点的二氧化硅层及上高反镜，

以及依次安置于所述上高反镜垂直上方的油浸物镜、偏振分束器及激发激光器；

所述内含电子掺杂的硒化银核/复合壳量子点的二氧化硅层由二氧化硅膜及位于所述二氧化硅膜中心位置的单个电子掺杂的硒化银核/复合壳量子点组成；

所述单个电子掺杂的硒化银核/复合壳量子点包括直径小于4nm的掺杂了1个电子的硒化银核；

所述下高反镜、所述内含电子掺杂的硒化银核/复合壳量子点的二氧化硅层及所述上高反镜共同形成谐振腔，用于提供反馈光波；

所述偏振分束器使与所述激发激光器偏振方向相同的光垂直透过，使与所述激发激光器偏振方向垂直的光水平反射；

所述激发激光器发射的光子能量与所述电子掺杂的硒化银核/复合壳量子点的禁带宽度相同。

可选地，所述二氧化硅膜的光学厚度为所述单个电子掺杂的硒化银核/复合壳量子点发射峰波长的1/2。

可选地，所述单个电子掺杂的硒化银核/复合壳量子点还包括依次包覆在所述硒化银核表的硒化银锌合金壳、硫硒化锌合金壳及硫化锌壳，其中，所述硒化银锌合金壳的锌元素含量从内到外逐渐增加，所述硫硒化锌合金壳的硫元素和硒元素摩尔含量相等。

可选地，所述基板为石英基板。