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      半導體光電子材料--從3D到0D,從經典應用到量子信息

      半導體光電子材料--從3D到0D,從經典應用到量子信息

      來源:
      2017/11/01
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        本工作面向新一代光電信息系統,開發新型半導體光電功能材料的制備技術,滿足半導體光電器件高速化、集成化、量子化的需求。材料制備采用了分子束外延(MBE)、金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)、常壓化學氣相沉積(CVD)等精密技術;器件制備采用了標準半導體工藝、微納加工技術等。用MBE制備了高密度1.3um-InAs/GaAs量子點材料;以此材料制成的1.3um激光器,單層增益達到7cm-1,直接調制速率>40Gbps,10-70℃輸出穩定,最高工作溫度200℃;此激光器已在光纖通信網中得到應用。用微探針氧化光刻結合原子氫輔助MBE或MOCVD,制備了位置可控量子點陣列;量子點最小間距50nm,定位精度3nm;為用于量子通信的集成單光子源,和全光量子計算回路提供了技術方案。用MOCVD制備了1.3-1.55um量子點單光子源,單光子純度達到0.001量級;用此單光子源實現了120km光纖量子秘鑰分發?;贛BE和MOCVD的結合,制備了InGaAs/GaAs/InGaP雙量子阱激光器,實現了1.064um、500mW的強單模激射;借助倍頻技術,制成了連續輸出100mW的532nm純綠色激光器,為激光顯示的綠色光源提供了高效方案。用MOCVD制備了InGaAsP/InP雪崩光電探測器(APD)材料;以此制成的蓋革模式APD,光子探測效率>25%,暗計數率<20kHz(與國際水平相當);制成了32×32單光子探測器陣列,使單光子焦平面探測器進一步國產化。用常壓CVD制備了Si-APD外延材料;以此制成的APD器件,最高增益達800(世界最高),響應度300-600A/W,線列均勻性好,可用于激光3D成像雷達、激光制導引信等。綜上,本文開展了半導體光電材料的研制,獲得了從3D體結構到0D量子點的各種高性能材料,滿足了從經典光電器件到量子信息系統的多方面需求。

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