等離激元光子源器件以及產生表面等離激元光子的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及表面等離激元光子學應用領域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種等一種離激元光子源器件、以及一種半導體量子點受激輻射產生表面等離激元光子的方法。
【背景技術】
[0002]表面等離激元是導體表面源于自由電子集體振蕩的電荷密度波與其電磁模聯(lián)合形成的一種傳播激發(fā)子。近十年來的研究表明，利用金屬納米結構中表面等離激元所具有的獨特光學特性能夠提高近場顯微鏡的分辨率、提升發(fā)光二極管的效率、在納米尺度實現電磁場的調控、實現隱身等，并在包括數據存儲、非線性光學、亞波長結構波導、太陽能電池等應用研究領域提供了新的機遇，同時表面等離激元為發(fā)展新型光子器件、寬帶通訊系統(tǒng)、尺度極小的微小光子回路、新型光學傳感器和測量技術提供了可能。量子信息技術是研究信息處理的一門新興前沿技術，目的在于在提高運算速度、確保信息安全、增大信息容量和提高檢測精度等方面突破現有的經典信息系統(tǒng)的極限?；诘入x激元實現量子信息處理的關鍵是有操作簡便、易于光路集成的可靠的等離激元光子源。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于為滿足基于等離激元實現量子信息應用的需要，提供一種通過激光照射半導體量子點來產生表面等離激元光子的方法以及相應的等離激元光子源器件。
[0004]為了實現上述技術目的，根據本發(fā)明，提供了一種產生表面等離激元光子的方法，包括:
[0005]第一步驟:在介質層表面制備一層石墨稀，作為表面等離激元傳播載體；
[0006]第二步驟:在石墨烯上制備一層半導體層，從而使得介質層和半導體層共同構成等離激元光子源的波導層，以限制表面等離激元模式；
[0007]第三步驟:在半導體層內部形成一層半導體量子點；
[0008]第四步驟:利用外部激光照射半導體層，使得量子點受激輻射出的光子由于等離激元強親合作用而轉化成在石墨稀中傳播的等離激元光子。
[0009]優(yōu)選地，半導體量子點層與石墨稀的距離介于lnm-100nm之間。
[0010]優(yōu)選地，各個量子點之間距離在20nm以上。
[0011 ] 優(yōu)選地，在第三步驟中，在半導體層內部采用自組織生長工藝形成一層量子點。
[0012]優(yōu)選地，半導體層的材料為II1-V族材料。
[0013]優(yōu)選地，半導體層的材料為InGaAsP材料。
[0014]為了實現上述技術目的，根據本發(fā)明，還提供了一種等離激元光子源器件，包括:介質層、形成在介質層表面的作為表面等離激元傳播載體的一層石墨稀、形成在石墨稀上的一層半導體層；其中，在半導體層內部形成一層半導體量子點；其中，介質層和半導體層共同構成等離激元光子源器件的波導層，用來限制表面等離激元模式；而且其中，半導體層在受外部激光照射的情況下，使得量子點受激輻射出的光子由于等離激元強耦合作用而轉化成在石墨烯中傳播的等離激元光子。
[0015]優(yōu)選地，半導體量子點層與石墨稀的距離介于lnm-100nm之間。
[0016]優(yōu)選地，各個量子點之間距離在20nm以上。
[0017]優(yōu)選地，半導體層的材料為II1-V族材料。
【附圖說明】
[0018]結合附圖，并通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點和特征，其中:
[0019]圖1示意性地示出了根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的產生表面等離激元光子的方法的流程圖。
[0020]圖2示意性地示出了根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的等離激元光子源器件的截面結構圖。
[0021]需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結構的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標有相同或者類似的標號。
【具體實施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的內容更加清楚和易懂，下面結合具體實施例和附圖對本發(fā)明的內容進行詳細描述。
[0023]為實現上述目的，本發(fā)明利用二維材料石墨烯代替金屬制作器件實現激光照射半導體量子點產生表面等離激元光子，其中利用石墨烯中傳播的表面等離激元具有極強亞波長局域特性，在外部激光照射下半導體量子點發(fā)生受激輻射，輻射光子在石墨烯與半導體量子點耦合作用下轉化為石墨烯中的傳播的等離激元光子。
[0024]下面將結合附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0025]<第一優(yōu)選實施例>
[0026]圖1示意性地示出了根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的通過激光照射半導體量子點來產生表面等離激元光子的方法的流程圖。
[0027]如圖1所示，根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的通過激光照射半導體量子點來產生表面等離激元光子的方法包括:
[0028]第一步驟S1:在介質層A表面制備一層石墨稀C，作為表面等離激元傳播載體；
[0029]例如，可以采用平板半導體工藝執(zhí)行第一步驟S1。
[0030]第二步驟S2:在石墨稀C上制備一層半導體層B，從而使得介質層A和半導體層B共同構成等離激元光子源的波導層，以限制表面等離激元模式；
[0031]例如，半導體層B可以采用II1-V族，比如InGaAsP材料。
[0032]例如，同樣可以采用平板半導體工藝執(zhí)行第二步驟S2。
[0033]第三步驟S3:在半導體層B內部形成一層半導體量子點D ;例如，在半導體層B內部采用自組織生長等半導體工藝形成一層量子點D。
[0034]優(yōu)選地，半導體量子點層D與石墨烯C的距離介于lnm-100nm之間。而且，優(yōu)選地，量子點之間距離足夠大使得相互之間的影響最小化；例如，各量子點之間距離20nm以上，使得量子點相互之間的影響可以忽略不計。
[0035]第四步驟S4:利用外部激光照