量子点单光子源及其微透镜阵列的湿法腐蚀制备方法技术

一种量子点单光子源及其微透镜阵列的湿法腐蚀制备方法，制备方法包括，在衬底上外延生长GaAs缓冲层；在GaAs缓冲层上交替生长GaAs层和AlGaAs层而形成GaAs/AlGaAs分布式布拉格反射镜；在GaAs/AlGaAs分布式布拉格反射镜上外延生长InAs量子点和GaAs上盖层；在GaAs上盖层上形成圆形周期阵列的介电层；对圆形周期阵列的介电层进行BOE腐蚀，缩小圆形周期阵列的介电层的直径；以缩小直径的圆形周期阵列的介电层为掩模，对GaAs上盖层进行各向异性的酸性腐蚀，形成微透镜阵列。本发明专利技术的量子点单光子源上微透镜阵列表面光滑、精度要求低、光学形状精确可控、可一次性大量制备。

【技术实现步骤摘要】
量子点单光子源及其微透镜阵列的湿法腐蚀制备方法
本专利技术涉及半导体材料与器件
，尤其涉及一种量子点单光子源及其微透镜阵列的湿法腐蚀制备方法。
技术介绍
单光子源是量子计算、量子通信、弱信号测试、量子密钥传输等应用的关键器件。由S-K(Stranski-Krastanov)生长模式外延生长的半导体量子点由于三维受限具备类原子的分立能级，其中，分立二能级跃迁可制备一次只发射一个光子的单光子源；而且，上述半导体量子点二能级跃迁发射的单光子具有优异的发光强度、极窄的谱线宽度、易于多物理场调节，并且易于光集成，在固态量子物理和量子信息器件领域展示了巨大前景。量子点发光辐射在全空间都有分布，对于外延量子点，由于GaAs体材料表面的全反射(GaAs折射率为3.5而空气仅为1.0，因而全反射角度极小)导致量子点发光大部分被全反射而在体内耗散，光子提取效率(extractionefficiency)很低(小于2％)，输出计数率远低于本征计数率。如何提高量子点单光子光子提取效率是实现量子点单光子源在量子通信系统中实际应用亟待克服的一个技术难题。上述固态体系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子点单光子源上微透镜阵列的湿法腐蚀制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：在衬底上外延生长GaAs缓冲层；/n步骤2：在所述GaAs缓冲层上交替生长GaAs层和AlGaAs层而形成GaAs/AlGaAs分布式布拉格反射镜；/n步骤3：在所述GaAs/AlGaAs分布式布拉格反射镜上外延生长InAs量子点和GaAs上盖层；/n步骤4：在所述GaAs上盖层上形成圆形周期阵列的介电层；/n步骤5：对所述圆形周期阵列的介电层进行BOE腐蚀，缩小圆形周期阵列的介电层的直径；/n步骤6：以缩小直径的圆形周期阵列的介电层为掩模，对所述GaAs上盖层进行各向异性的酸性腐蚀，形成微透镜阵列。/...

【技术特征摘要】
1.一种量子点单光子源上微透镜阵列的湿法腐蚀制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：在衬底上外延生长GaAs缓冲层；
步骤2：在所述GaAs缓冲层上交替生长GaAs层和AlGaAs层而形成GaAs/AlGaAs分布式布拉格反射镜；
步骤3：在所述GaAs/AlGaAs分布式布拉格反射镜上外延生长InAs量子点和GaAs上盖层；
步骤4：在所述GaAs上盖层上形成圆形周期阵列的介电层；
步骤5：对所述圆形周期阵列的介电层进行BOE腐蚀，缩小圆形周期阵列的介电层的直径；
步骤6：以缩小直径的圆形周期阵列的介电层为掩模，对所述GaAs上盖层进行各向异性的酸性腐蚀，形成微透镜阵列。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4具体包括如下子步骤：
子步骤4.1：在所述GaAs上盖层上旋涂负性光刻胶，通过光学曝光、显影、定影，形成圆形周期阵列孔洞；
子步骤4.2：淀积介电层；
子步骤4.3：对所述光刻胶和介电层进行剥离，去除圆形周期阵列孔洞之外区域的光刻胶和介电层，形成圆形周期阵列的介电层。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述子步骤4.2中，所述淀积介电层采用低温蒸发溅射的方法；所述介电层材质为二氧化硅或者氮化硅；
所述子步骤4.3中，对所述光刻胶和介电层进行剥离具体为：依次通过丙酮和乙醇溶液将所述圆形周期阵列孔洞之外区域的光刻胶和介电层去除，进行剥离5～20min。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述子步骤4.3中，所述圆形周期阵列的介电层的间距为10～100μm，所述圆形周期阵列的介电层的圆形直径为2.5～4μm，所述圆形周期阵列的介电层的厚度为100～300nm。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李叔伦，牛智川，倪海桥，尚向军，陈瑶，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11