具有光子导向性的单光子源的制备方法技术
【技术实现步骤摘要】
具有光子导向性的单光子源的制备方法
本专利技术涉及微纳器件加工
与量子信息
，具体地说，本专利技术涉及一种具有光子导向性的单光子源的制备方法。
技术介绍
在打开人们对量子世界的认识的过程中，光子作为一种量子实体发挥了重要作用。其中，能够发射单个光子的单光子源是一种主要的量子平台。目前，能够可控发射单光子的体系大多数是单发射极量子系统，该系统包括：半导体量子点、介观量子势阱、单分子、单原子和单离子及NV色心（金刚石中氮取代与相邻空位缺陷组合而成的色心，下文简称色心）等。其操作原理是：当需要发射单光子时，系统由外部控制进入激发态，然后再往低能态跃迁，同时发射单个光子。通常，人们通过光学微腔耦合来调控这类单发射极量子系统的单光子发射特性。其中，固态、室温兼容的单光子发射体系具有更易于整合到已有及可扩展系统的优势。而金刚石就是一种典型的固态、室温兼容的材料，并且金刚石中具有单原子特性的丰富色心，它们在室温下能够稳定发射单光子，因此非常具有应用前景。然而，由于金刚石的高折射率特性，色心辐射的大多数光子实际上都在金刚石表面被反射回材料体内而无法得到充分利用。同时，...
【技术保护点】
一种具有光子导向性的单光子源的制备方法，包括下列步骤：1）在金刚石块材中定位色心的位置；2）使用多组环形离子束图案组，在所述金刚石块材表面刻蚀出以所述色心为球心的半球形表面，其中，在每组环形离子束图案组中，各环形离子束图案的环心错开，各环形离子束图案的内圈半径相等，各环形离子束图案的外圈半径相等，且各环形离子束图案的环心均匀分布在一个圆周上，各组环形离子束图案组的环形离子束图案的内圈半径逐步缩小直至趋近于0，各组环形离子束图案组的环形离子束图案的外圈半径逐步增大，使金刚石块材中形成围绕半球体的侧壁为抛物面，并且所述色心位于所述抛物面的焦点。
【技术特征摘要】
1.一种具有光子导向性的单光子源的制备方法，包括下列步骤：1)在金刚石块材中定位色心的位置；2)将所述色心在所述金刚石块材表面的投影点作为环心，从所述金刚石块材表面刻蚀深度为d0的环形槽，该环形槽的内半径为所述色心距所述金刚石块材表面的距离，所述环形槽隔离出圆柱形的胚结构，使用多组环形离子束图案组，在所述金刚石块材表面刻蚀出以所述色心为球心的半球形表面，其中，在每组环形离子束图案组中，各环形离子束图案的环心错开所述胚结构的上表面轮廓的圆心，各环形离子束图案的内圈半径相等，各环形离子束图案的外圈半径相等，且各环形离子束图案的环心均匀分布在一个圆周上，所述圆周围绕所述胚结构的上表面轮廓的圆心，且各环形离子束图案的环心与所述胚结构的上表面轮廓的圆心错开的距离相等，各组环形离子束图案组的环形离子束图案的内圈半径逐步缩小直至趋近于0，各组环形离子束图案组的环形离子束图案的外圈半径逐步增大，使金刚石块材中形成围绕半球体的侧壁为抛物面，并且所述色心位于所述抛物面的焦点。2.根据权利要求1所述的具有光子导向性的单光子源的制备方法，其特征在于，所述抛物面是由抛物线y＝(1/2r)×x2围绕其对称轴旋转形成的曲面，其中r等于所述色心距所述金刚石块材表面的距离，x为平行于金刚石块材表面的方向上的横坐标，y为垂直于金刚石块材表面的方向上的纵坐标，x满足3.根据权利要求1或2所述的具有光子导向性的单光子源的制备方法，其特征在于，在制作出所述抛物面后，在所述抛物面上制备金属反射层。4.根据权利要求1所述的具有光子导向性的单光子源的制备方法，其特征在于，所述步骤2)还包括：使用多组环形离子束图案组对所述胚结构进行刻蚀得到所述色心为球心的扇状球形表面。5.根据权利要求4所述的具有光子导向性的单光子源的制备方法，其特征在于，所述步骤2)包括下列子步骤：22)通过一组环形离子束图案从所述金刚石块材表面对所述圆柱形结构进行第1层刻蚀，每个所述环形离子束图案的环心均略微偏离所述圆柱形结构表面的圆的圆心，内圈半径与所述圆柱形结构表面的圆的半径一致，刻蚀深度为d1，离子束宽度大于该环形离子束图案内圈相对于所述圆柱形结构表面的圆的偏离值，用于第1层刻蚀的各环形离子束图案的环心均匀分布在一...
【专利技术属性】
技术研发人员：李无瑕，姜倩晴，顾长志，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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