一种基于原子缺陷的量子物理不可克隆函数及其制作方法技术

本申请公开了一种基于原子缺陷单光子发射的量子物理不可克隆函数，包括宽禁带半导体薄膜，宽禁带半导体薄膜中随机分布有不同种类的原子缺陷，且宽禁带半导体薄膜为晶体结构；其中，原子缺陷受到激发光的照射时产生单光子，不同种类的原子缺陷发光不同，同一种原子缺陷在不同晶体环境中与周围原子的作用力不同，使产生的单光子的发射波长、荧光寿命和偏振态不同，发射波长、荧光寿命、偏振态和原子缺陷的深度作为量子物理不可克隆函数的编码维度。本申请中的量子物理不可克隆函数可以产生量子物理不可克隆函数，量子物理不可克隆函数的复制难度达到了原子级，具有极高的安全性。此外，本申请还提供一种具有上述优点的制作方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于原子缺陷的量子物理不可克隆函数及其制作方法


[0001]本申请涉及防伪认证领域，特别是涉及一种基于原子缺陷单光子发射的量子物理不可克隆函数及其制作方法。

技术介绍

[0002]物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function，PUF)是一种内部存在物理构造的部件，每当接收到一个激励信号变会产生一个唯一对应的响应信号，具有唯一性和随机性，在加密认证和软件IP保护等方面具有重要作用。
[0003]目前PUF主要有光学PUF、电学PUF，电学PUF的输入输出为简单的电学信号，可以被机器学习攻击，能够被建模并复制激励响应，安全性差；光学PUF基于多重散射原理，激励信号为光，虽然不可以被机器学习攻击，但是受到光学波长限制，散射粒子在百纳米量级，其安全性受日益发展的纳米3D打印技术的威胁。
[0004]因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是提供一种基于原子缺陷单光子发射的量子物理不可克隆函数及其制作方法，以提升产生的量子物理不可克隆函数的安全性。
[0006]为解决上述技术问题，本申请提供一种基于原子缺陷单光子发射的量子物理不可克隆函数，包括：
[0007]宽禁带半导体薄膜，所述宽禁带半导体薄膜中随机分布有不同种类的原子缺陷，且所述宽禁带半导体薄膜为晶体结构；
[0008]其中，所述原子缺陷受到激发光的照射时产生单光子，不同种类的所述原子缺陷发光不同，同一种所述原子缺陷在不同晶体环境中与周围原子的作用力不同，使产生的所述单光子的发射波长、荧光寿命和偏振态不同，所述发射波长、所述荧光寿命、所述偏振态和所述原子缺陷的深度作为量子物理不可克隆函数的编码维度。
[0009]可选的，所述宽禁带半导体薄膜为下述任一种或者任意组合：
[0010]碳化硅薄膜、金刚石薄膜、氮化铝薄膜、氮化镓薄膜、铝镓氮薄膜、氮化硼薄膜。
[0011]可选的，还包括：
[0012]用于承载所述宽禁带半导体薄膜的衬底。
[0013]可选的，所述衬底为柔性衬底。
[0014]可选的，所述衬底为硬质衬底。
[0015]可选的，所述宽禁带半导体薄膜的厚度在100nm～10μm之间，包括端点值。
[0016]可选的，所述衬底的厚度在100μm～1000μm之间，包括端点值。
[0017]本申请还提供一种基于原子缺陷单光子发射的量子物理不可克隆函数制作方法，包括：
[0018]利用预设生长方式生长宽禁带半导体薄膜，得到基于原子缺陷单光子发射的量子
物理不可克隆函数，所述宽禁带半导体薄膜中随机分布有不同种类的原子缺陷，且所述宽禁带半导体薄膜为晶体结构；
[0019]其中，所述原子缺陷受到激发光的照射时产生单光子，不同种类的所述原子缺陷发光不同，同一种所述原子缺陷在不同晶体环境中与周围原子的作用力不同，使产生的所述单光子的发射波长、荧光寿命和偏振态不同，所述发射波长、所述荧光寿命、所述偏振态和所述原子缺陷的深度作为量子物理不可克隆函数的编码维度。
[0020]可选的，利用预设生长方式生长宽禁带半导体薄膜之后，还包括：
[0021]在惰性气体氛围中，对所述宽禁带半导体薄膜进行退火处理。
[0022]可选的，所述预设生长方式为金属有机化合物化学气相沉积方式、分子束外延方式、原子层沉积技术、离子束沉积技术、磁控溅射技术中的任一种。
[0023]本申请所提供的一种基于原子缺陷单光子发射的量子物理不可克隆函数，包括宽禁带半导体薄膜，所述宽禁带半导体薄膜中随机分布有不同种类的原子缺陷，且所述宽禁带半导体薄膜为晶体结构；其中，所述原子缺陷受到激发光的照射时产生单光子，不同种类的所述原子缺陷发光不同，同一种所述原子缺陷在不同晶体环境中与周围原子的作用力不同，使产生的所述单光子的发射波长、荧光寿命和偏振态不同，所述发射波长、所述荧光寿命、所述偏振态和所述原子缺陷的深度作为量子物理不可克隆函数的编码维度。
[0024]可见，本申请中的基于原子缺陷单光子发射的量子物理不可克隆函数包括宽禁带半导体薄膜，宽禁带半导体薄膜中随机分布有不同种类的原子缺陷，当受到激光发照射时，原子缺陷会产生单光子，即形成量子物理不可克隆函数，并且由于不同的原子缺陷在不同晶体环境中与周围原子的作用力不同，可以产生不同发射波长、荧光寿命和偏振态的单光子，发射波长、荧光寿命和偏振态可作为量子物理不可克隆函数的编码维度，同时，不同深度的原子缺陷产生的单光子也不同，也即量子物理不可克隆函数的编码维度包括发射波长、荧光寿命、偏振态和原子缺陷的深度。本申请中基于原子缺陷单光子发射的量子物理不可克隆函数产生的量子物理不可克隆函数的复制难度达到了原子级，具有极高的安全性。
[0025]此外，本申请还提供一种具有上述优点的制作方法。
附图说明
[0026]为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本申请所提供的一种基于原子缺陷单光子发射的量子物理不可克隆函数的结构示意图。
具体实施方式
[0028]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0029]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0030]正如
技术介绍
部分所述，目前PUF主要有光学PUF、电学PUF，这两种PUF的安全性差。
[0031]有鉴于此，本申请提供了一种基于原子缺陷单光子发射的量子物理不可克隆函数，请参考图1，包括：
[0032]宽禁带半导体薄膜2，所述宽禁带半导体薄膜2中随机分布有不同种类的原子缺陷3，且所述宽禁带半导体薄膜2为晶体结构；
[0033]其中，所述原子缺陷3受到激发光的照射时产生单光子，不同种类的所述原子缺陷3与周围原子的作用力不同，使产生的所述单光子的发射波长、荧光寿命和偏振态不同，所述发射波长、所述荧光寿命、所述偏振态和所述原子缺陷3的深度作为量子物理不可克隆函数的编码维度。
[0034]原子缺陷3的深度指原子缺陷3距离宽禁带半导体薄膜2上表面的距离。
[0035]宽禁带半导体薄膜2中随机分布有不同种类的原子缺陷3，当采用激发光照射宽禁带半导体薄膜2，原子缺陷3会发射单光子，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于原子缺陷单光子发射的量子物理不可克隆函数，其特征在于，包括：宽禁带半导体薄膜，所述宽禁带半导体薄膜中随机分布有不同种类的原子缺陷，且所述宽禁带半导体薄膜为晶体结构；其中，所述原子缺陷受到激发光的照射时产生单光子，不同种类的所述原子缺陷发光不同，同一种所述原子缺陷在不同晶体环境中与周围原子的作用力不同，使产生的所述单光子的发射波长、荧光寿命和偏振态不同，所述发射波长、所述荧光寿命、所述偏振态和所述原子缺陷的深度作为量子物理不可克隆函数的编码维度。2.如权利要求1所述的基于原子缺陷单光子发射的量子物理不可克隆函数，其特征在于，所述宽禁带半导体薄膜为下述任一种或者任意组合：碳化硅薄膜、金刚石薄膜、氮化铝薄膜、氮化镓薄膜、铝镓氮薄膜、氮化硼薄膜。3.如权利要求1所述的基于原子缺陷单光子发射的量子物理不可克隆函数，其特征在于，还包括：用于承载所述宽禁带半导体薄膜的衬底。4.如权利要求3所述的基于原子缺陷单光子发射的量子物理不可克隆函数，其特征在于，所述衬底为柔性衬底。5.如权利要求3所述的基于原子缺陷单光子发射的量子物理不可克隆函数，其特征在于，所述衬底为硬质衬底。6.如权利要求1所述的基于原子缺陷单光子发射的量子物理不可克隆函数，其特征在于，所述宽禁带半导体薄膜的厚度在100nm～10μm之...

【专利技术属性】
技术研发人员：李倩，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：