[实用新型]一种增强量子点发光的谐振激励结构

说明书

本实用新型公开了一种增强量子点发光的谐振激励结构，涉及纳米光子器件领域，包括金属基底、双圆柱孔、矩形纳米狭缝及量子点；所述双圆柱孔和中心水平矩形狭缝镶嵌在金属基底中，其中双圆柱孔包括左侧圆柱孔和右侧圆柱孔，矩形纳米狭缝位于左侧圆柱孔和右侧圆柱孔之间，量子点位于矩形纳米狭缝内；通过优化纳米狭缝以及双圆柱孔特征参数，实现对谐振腔模式的亚波长束缚，增强量子点与电磁场的相互作用，提高量子点的发光性能。

技术领域

本实用新型涉及一种增强量子点发光的谐振激励结构，属于集成光子设计技术领域。

背景技术

表面等离激元（Surface Plasmon Polariton，简称SPP）是一种在金属-电介质由光子和自由电子相互作用而形成的电磁振荡模式，当光的频率与电子震荡频率相匹配时，金属表面所形成的光学局域态可用于在亚波长尺度下对光场进行操控，从而使得SPP技术被广泛应用于光子调控领域，如纳米透镜、高密度光存储等。由于量子点具备较小的尺寸和优越的发光特性，在光子集成芯片、微纳激光器等领域有重要的应用场景。

然而，SPP光子耦合效率低下是发展SPP集成器件面临的一个亟待解决的难题。为克服SPP低耦合问题，近年来，人们提出了多种微纳结构以提高量子点的发光性能，将纳米量子点与SPP器件集成，如专利名称为“一种高发射速率、高收集效率的单光子源器件”公开号为：CN107359226A的中国专利，其提出的基于金属纳米棒与金属薄膜形成的微腔结构，可以获得最大的珀塞尔因子为3320。虽然这些微纳结构一定程度上提高了量子点发射性能，但是量子点的发射效率依然较低，已经无法满足行业发展需求，因此，对量子点激发装置的研发显得尤为重要。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种增强量子点发光的谐振激励结构，用于提高量子点发射性能。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

提供一种增强量子点发光的谐振激励结构，包括金属基底、双圆柱孔、矩形纳米狭缝及量子点；

所述双圆柱孔和矩形纳米狭缝镶嵌在金属基底中，所述双圆柱孔包括左侧圆柱孔和右侧圆柱孔，所述矩形纳米狭缝位于所述左侧圆柱孔和右侧圆柱孔之间，所述量子点位于矩形纳米狭缝内。

进一步的，所述金属基底为金、铜、铝、银、钛中的任何一种，或是各自的合金材料。

进一步的，所述左侧圆柱形孔和右侧圆柱形孔的高度范围为20-80纳米，半径范围为10-50纳米。

进一步的，所述矩形纳米狭缝的宽度范围为3-10纳米，长度范围为10-20纳米。

进一步的，所述量子点为半导体量子点、胶体量子点或金刚石氮空位中心量子点等量子点中的任何一种。

进一步的，所述左侧圆柱孔和右侧圆柱孔的高度和半径范围一致。

进一步的，所述左侧圆柱孔、矩形纳米狭缝及右侧圆柱孔内填充材料为聚甲基丙烯酸甲酯或氢倍半硅氧烷。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：

本实用新型提供的一种增强量子点发光的谐振激励结构，设置双圆柱孔能够有效地将光场局域在矩形狭缝内，通过调控双圆柱孔和矩形纳米狭缝的结构特征参数，不仅能增强量子点与电磁场的相互作用，提高量子点的发光性能，而且能实现同步调谐谐振波长，从而得到在不同工作波长下的最佳设计参数。同时，本发明的加工工艺与传统CMOS工艺相兼容，更易实现器件集成，具有谐振效率强、发光效率高等诸多优点。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种增强量子点发光的谐振激励结构的三维视图；

图2是本实用新型实施例中矩形纳米狭缝长度对量子点珀塞尔因子的影响示意图；