[发明专利]基于超材料与半导体低维量子材料的复合结构及其应用

权利要求书

1.一种基于超材料与半导体低维量子材料的复合结构，其特征是由自下而上排列的衬底（1）、缓冲层（2）、半导体低维量子材料（3）、半导体隔层材料（4）、超材料（5）组成，所述超材料（5）是周期排布的金属线阵列、周期排布的金属开口谐振环阵列或者渔网结构；所述半导体隔层材料（4）的厚度为5～50纳米。

2. 根据权利要求1所述的复合结构，其特征在于所述半导体低维量子材料（3）由1～3个周期的垒区材料和阱区材料构成。

3. 根据权利要求2所述的复合结构，其特征在于所述半导体低维量子材料（3）是半导体量子阱、量子线、量子点。

4.权利要求1至3中任一权利要求所述的复合结构应用，其特征在于所述复合结构在全光开关中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于所述的全光开关，设有控制光（6）和工作光（7），其中控制光（6）的开启或者关断决定了输出工作光（7）的开启与关断状态；工作光（7）的光子能量E1小于控制光（6）的光子能量E2；半导体隔层材料（4）的禁带宽度和半导体低维量子材料（3）中垒区材料的禁带宽度都是介于E1和E2之间，半导体低维量子材料（3）中阱区材料的禁带宽度小于E1，衬底（1）和缓冲层（2）的禁带宽度大于E1；在无控制光（6）入射的情况下，超材料（5）的电磁共振波长与工作光（7）的波长接近。

6.权利要求1至3中任一权利要求所述的复合结构应用，其特征在于所述复合结构在全光波长转换器中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于所述的全光波长转换器，设有泵浦光（8）和探测光（9），其中探测光（9）的光子能量E3小于泵浦光（8）的光子能量E4；半导体隔层材料（4）的禁带宽度、半导体低维量子材料（3）中垒区材料的禁带宽度都是介于E3和E4之间，半导体低维量子材料（3）中阱区材料的禁带宽度小于E3；衬底（1）和缓冲层（2）的禁带宽度大于E3；在无泵浦光（8）入射的情况下，超材料（5）的电磁共振波长与探测光（9）的波长接近。