基于量子点的单光子源及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种基于量子点的单光子源及其制备方法，基于量子点的单光子源由下至上依次包括：基板、正电极、空穴注入层、内含硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点的三氧化二铝层、电子注入层及负电极；内含硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点的三氧化二铝层由三氧化二铝膜及分散于三氧化二铝膜中的硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点组成；硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点由硒化银核、包覆在硒化银核表面的硫化银壳及包覆在硫化银壳表面的硫硒化银合金壳组成。本发明专利技术可获得超高纯度、可警示驱动过强、高效率、工作在通信波长内、背景噪声小以及环境友好的电驱动单光子源。子源。子源。

【技术实现步骤摘要】
基于量子点的单光子源及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体光电子器件的
，特别是涉及一种基于量子点的单光子源及其制备方法。

技术介绍

[0002]单光子源是量子通信和量子计算系统中的核心部件，也在其领域取得了优秀的研究成果。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、高效率和高全同性等优点。量子点由于具有类似原子的分立能级机构和高的发射效率，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能级的多重简并（可容纳多个电子空穴对），量子点中存在多激子发射，这会影响单光子源的纯度。目前，现有技术主要的手段是通过降低驱动强度，尽量避免产生多激子；但是，由于驱动光或电信号的波动不可避免地会产生多激子发射；此外，过低的驱动强度会使单光子源的发射效率极低。
[0003]鉴于以上，有必要提供一种基于量子点的单光子源及其制备方法，以获得超高纯度、可警示驱动过强、高效率、工作在通信波长、背景噪声小以及环境友好的电驱动单光子源。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于量子点的单光子源，以获得超高纯度、可警示驱动过强、高效率、工作在通信波长内、背景噪声小以及环境友好的电驱动单光子源。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于量子点的单光子源，所述基于量子点的单光子源由下至上依次包括：基板、正电极、空穴注入层、内含硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点的三氧化二铝层、电子注入层及负电极；所述内含硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点的三氧化二铝层由三氧化二铝膜及分散于所述三氧化二铝膜中的硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点组成；所述硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点由硒化银核、包覆在所述硒化银核表面的硫化银壳及包覆在所述硫化银壳表面的硫硒化银合金壳组成。
[0006]可选地，所述基于量子点的单光子源还包括依次安置于所述基板下面的油浸物镜及棱镜。
[0007]可选地，所述硫化银壳的壳厚度范围为2个~4个原子层。
[0008]可选地，所述硫硒化银合金壳中硫元素占硫硒元素之和的比例为70%~90%，所述硫硒化银合金壳的壳厚度范围为6个~8个原子层。
[0009]可选地，所述硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点在所述三氧化二铝膜中呈单层分布；相邻两个所述硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点中心之间的距离大于5μm。
[0010]可选地，所述硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点与所述电子注入层之间的距离范围为2nm~4nm。
[0011]可选地，所述正电极的结构为氧化铟锡分布反馈光栅，所述空穴注入层的材料为三(4
‑
咔唑
‑9‑
基苯基)胺，所述电子注入层的材料为氧化锌，所述负电极的材料为铝。
[0012]可选地，所述氧化铟锡分布反馈光栅的光栅周期与有效折射率的乘积等于所述硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点的发射峰波长。
[0013]本专利技术还提供一种基于量子点的单光子源的制备方法，用于制备上述所述的基于量子点的单光子源，所述制备方法包括：S1：制备硒化银核；S2：于所述硒化银核表面包覆硫化银壳，并在所述硫化银壳表面包覆硫硒化银合金壳，获得硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点；S3：提供基板，并于所述基板上形成正电极；S4：于所述正电极上形成空穴注入层；S5：将步骤S2中得到的所述硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点分散于甲苯中，然后将分散液用甲苯稀释，再将稀释后的分散液旋涂于所述空穴注入层，获得分散的量子点单层；S6：于所述空穴注入层沉积三氧化二铝，获得内含所述硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点的三氧化二铝层；S7：依次在所述内含硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点的三氧化二铝层上形成电子注入层及负电极。
[0014]可选地，在步骤S7中，在形成所述电子注入层及所述负电极之后，还包括于所述基板下面依次安置油浸物镜及棱镜的步骤。
[0015]如上所述，本专利技术的基于量子点的单光子源，具有以下有益效果：所述基于量子点的单光子源利用能带设计的硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点作为单光子发射材料，当所述硒化银核1内不含有激子时，经所述电子注入层8及所述空穴注入层6注入到所述硫硒化银合金壳3的电子和空穴可以通过量子隧穿效应高效地穿过所述硫化银壳2注入到所述硒化银核1内，形成单激子；当所述硒化银核1内已含有单激子时，注入到所述硫硒化银合金壳3的电子和空穴在所述硫化银壳2及所述硒化银核1内在激子库伦排斥力的共同阻碍下，无法注入到所述硒化银核1内，只能在所述硫硒化银合金壳3内复合，这里需要说明的是，此时所述硫化银壳2在电子和空穴运动中作为电子和空穴的势垒，所述硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点为准二型结构，激子之间的库伦作用以斥力为主。
[0016]因此，本专利技术由于硫硒化银与硒化银之间巨大的能级差，所述硫硒化银合金壳3的发射和所述硒化银核1的单光子发射可在空间上完全分开，其中所述硫硒化银合金壳3发射可作为驱动过强的警示信号，供操作人员监控并调节驱动强度，或经反馈电路直接调节驱动强度，从而降低背景噪声及能量损耗；本专利技术的硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点的壳很好地钝化了量子点的核，隔绝了外部环境的影响，可实现与驱动强度无关的超高纯度的单光子发射，且所述量子点发射效率高且稳定；本专利技术的硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点的发射波长随硒化银核的尺寸在近红外第二窗口可调，可工作在通信波长内；本专利技术的硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点不含有毒重金属元素，对环境友好。
附图说明
[0017]图1显示为本专利技术的基于量子点的单光子源的硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点的结构示意图。
[0018]图2显示为本专利技术的基于量子点的单光子源的硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点对应的能级示意图。
[0019]图3显示为本专利技术的基于量子点的单光子源的结构示意图。
[0020]图4显示为本专利技术的基于量子点的单光子源制备方法的流程示意图。
[0021]图5至图11显示为本专利技术的基于量子点的单光子源制备方法的各步骤所呈现的结构示意图。
[0022]元件标号说明1，硒化银核；2，硫化银壳；3，硫硒化银合金壳；4，基板；5，正电极；6，空穴注入层；7，内含硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点的三氧化二铝层；8，电子注入层；9，负电极；10，油浸物镜；11，棱镜。
具体实施方式
[0023]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0024]请参阅图1至图11。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于量子点的单光子源，其特征在于，所述基于量子点的单光子源由下至上依次包括：基板、正电极、空穴注入层、内含硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点的三氧化二铝层、电子注入层及负电极；所述内含硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点的三氧化二铝层由三氧化二铝膜及分散于所述三氧化二铝膜中的硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点组成；所述硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点由硒化银核、包覆在所述硒化银核表面的硫化银壳及包覆在所述硫化银壳表面的硫硒化银合金壳组成。2.根据权利要求1所述的基于量子点的单光子源，其特征在于：所述基于量子点的单光子源还包括依次安置于所述基板下面的油浸物镜及棱镜。3.根据权利要求1所述的基于量子点的单光子源，其特征在于：所述硫化银壳的壳厚度范围为2个~4个原子层。4.根据权利要求1所述的基于量子点的单光子源，其特征在于：所述硫硒化银合金壳中硫元素占硫硒元素之和的比例为70%~90%，所述硫硒化银合金壳的壳厚度范围为6个~8个原子层。5.根据权利要求1所述的基于量子点的单光子源，其特征在于：所述硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点在所述三氧化二铝膜中呈单层分布；相邻两个所述硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点中心之间的距离大于5μm。6.根据权利要求1所述的基于量子点的单光子源，其特征在于：所述硒化银/硫化银/硫硒化银核/壳/壳量子点与所述电子注入层之间的距离范围为2nm~4nm。7.根据权利要求1所述的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘桂芝，吴国平，蒋小强，崔凤敏，
申请(专利权)人：上海南麟电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：