然后，将生长完的外延片取出反应室，采用磁控溅射沉积一层SiNx掩膜版，利用光罩和光刻技术，制作出具有纳米孔洞的SiNx掩膜版 103。
[0026]如图2所示，包含步骤(3) ~ (4)，将具有纳米孔洞的SiNx掩膜版103传进MOCVD反应室，沉积第一 InGaN量子点104，然后采用低温高压的三维生长方法，纵向生长速率高于横向生长速率，将生长温度升至1050度，反应室压强升至500Torr，通入TMGA和NH3,生长金字塔锥状氮化镓105，锥状的高度为0.5 μπι。
[0027]如图3所示，包含步骤(5)，在金字塔锥状氮化镓的顶部沉积生长第二 InGaN量子点106，直径为lOOnm，然后，继续生长氮化镓盖层，将第二 InGaN量子点包裹住。
[0028]如图4所示，包含步骤(6)，在金字塔锥状氮化镓的尖端沉积第二 Ag纳米颗粒107，直径为 lOOnm。
[0029]如图5所示，包含步骤(7)~ (9)，首先将衬底背面减薄抛光，然后，利用光刻技术在衬底背面制作纳米孔洞，孔洞的直径为150nm，间距为200nm，然后，在纳米孔洞里沉积第一 Ag纳米颗粒108，直径为lOOnm，最后，在衬底背面镀上一层Al反射镜109。
[0030]通过以上工艺步骤，最终形成第一 InGaN量子点104和第一 Ag纳米颗粒108形成的第一重单光子和等离激元耦合I1以及第二 InGaN量子点106和第二 Ag纳米颗粒107形成的第二重单光子和等离激元耦合111，两者发出的光进行双重耦合，从而提升发光强度和发光效率。
[0031]实施例2
如图5所述，一种多重耦合的单光子发光体，包括:蓝宝石衬底100，缓冲层101，N型氮化镓层102，具有纳米孔洞的S12掩膜版103，第一 InGaN量子点104，金字塔锥状氮化镓105，第二 InGaN量子点106，第一 Ag纳米颗粒108，第二 Ag纳米颗粒107以及反射镜109，所述N型氮化镓层101正面具有SiNx掩膜版的纳米孔洞，位于纳米孔洞中的第一 InGaN量子点104和位于N型氮化镓层背面的第一 Ag纳米颗粒108形成第一重单光子和等离激光耦合110的单光子发光体，位于金字塔锥状氮化镓顶部的第二 InGaN量子点106和位于金字塔锥状氮化镓尖端的第二 Ag纳米颗粒107形成第二重单光子和等离激光耦合111的单光子发光体，通过多重耦合，形成高效率和高亮度的单光子发光器件。
[0032]以上实施方式仅用于说明本发明，而并非用于限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种修饰和变动，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应视权利要求书范围限定。
【主权项】
1.一种多重耦合的单光子发光体，包括:衬底，N型氮化镓层，具有纳米孔洞的掩膜版，第一 InGaN量子点，金字塔锥状氮化镓，第二 InGaN量子点，第一 Ag纳米颗粒，第二 Ag纳米颗粒以及反射镜，所述N型氮化镓层正面具有掩膜版的纳米孔洞，位于纳米孔洞中的第一InGaN量子点和位于N型氮化镓层背面的第一 Ag纳米颗粒形成第一重单光子和等离激光耦合的单光子发光体，位于金字塔锥状氮化镓顶部的第二 InGaN量子点和位于金字塔锥状氮化镓尖端的第二 Ag纳米颗粒形成第二重单光子和等离激光耦合的单光子发光体，通过多重親合，形成单光子发光器件。2.根据权利要求1所述的一种多重耦合的单光子发光体，其特征在于:所述掩膜版为SiNxS S12或其组合。3.根据权利要求1所述的一种多重耦合的单光子发光体，其特征在于:所述第一InGaN量子点或第二 InGaN量子点的直径为l~900nm。4.根据权利要求1所述的一种多重耦合的单光子发光体，其特征在于:所述第一Ag纳米颗粒或第二 Ag纳米颗粒的直径为l~900nm。5.一种多重耦合的单光子发光体的制作方法，包括以下工艺步骤: (1)在衬底上外延生长氮化镓缓冲层和N型氮化镓层； (2)在N型氮化镓层上沉积掩膜版，通过蚀刻方法制作具有纳米孔洞的掩膜版； (3)在掩膜版的纳米孔洞沉积第一InGaN量子点； (4)采用外延技术生长金字塔锥状氮化镓； (5)在金字塔锥状氮化镓的顶部沉积第二InGaN量子点； (6)在金字塔锥状氮化镓的尖端沉积第二Ag纳米颗粒； (7)采用光刻技术，在衬底背面制作纳米孔洞； (8)在衬底背面的纳米孔洞里沉积第一Ag纳米颗粒； (9 )将衬底减薄抛光后，镀上反射镜。6.根据权利要求5所述的一种多重耦合的单光子发光体的制作方法，其特征在于:所述步骤(2 )在N型氮化镓层上沉积掩膜版，通过蚀刻方法制作具有纳米孔洞的掩膜版，纳米孔洞的尺寸为10~900nm，间距为10~900nm。7.根据权利要求5所述的一种多重耦合的单光子发光体的制作方法，其特征在于:所述沉积第一 InGaN量子点或第二 InGaN量子点的生长方法为金属有机化学气机沉积、分子束外延、磁控溅射。8.根据权利要求5所述的一种多重耦合的单光子发光体的制作方法，其特征在于:所述步骤(4)采用外延技术生长金字塔锥状氮化镓，利用低温高压的三维生长方法，纵向生长速率高于横向生长速率，生长温度为800~1200度，压强为200~600Torr，氮化镓金字塔锥的高度为 0.1-10 μπ?ο9.根据权利要求5所述的一种多重耦合的单光子发光体的制作方法，其特征在于:所述第一 Ag纳米颗粒或第二 Ag纳米颗粒的沉积方法为磁控派射、电子束蒸发、化学反应气相或液相生长方法。10.根据权利要求5所述的一种多重耦合的单光子发光体的制作方法，其特征在于:所述步骤(9)反射镜材料为Al、Ag、DBR具有反射功能的材料和结构。
【专利摘要】本发明公开了一种多重耦合的单光子发光体及其制作方法，通过分别在金字塔锥状氮化镓的顶部和底部制作多层的InGaN量子点和Ag纳米颗粒，利用量子结构的量子尺寸效应，实现InGaN量子点出射的单光子与Ag纳米颗粒的表面等离激元进行多重量子耦合，形成单光子激射，从而实现高效率和高强度的单光子发光。
【IPC分类】H01S5/343
【公开号】CN105048284
【申请号】CN201510417947
【发明人】郑锦坚, 李志明, 邓和清, 寻飞林, 杜伟华, 伍明跃, 周启伦, 林峰, 李水清, 康俊勇
【申请人】厦门市三安光电科技有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月16日