CN114430142A - 产生纠缠光子对的器件及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种产生纠缠光子对的器件，自上而下依次包括：叠层结构，叠层结构依次包括N型金属接触层、势垒过渡层、上势垒层、量子点层、下势垒层、P型金属接触层，量子点层适用于产生纠缠光子对；光子垂直反射层，适用于在垂直叠层结构方向上汇聚纠缠光子对到正向垂直出射方向；以及压电陶瓷应力调制层，适用于提供外加应力场，以调控量子点层的量子点的精细结构劈裂。本发明提供的产生纠缠光子对的器件可以产生高品质确定性纠缠光子对。本发明还公开了一种上述的产生纠缠光子对的器件的制作方法。

Description

产生纠缠光子对的器件及其制作方法
技术领域
本发明的至少一种实施例涉及一种产生纠缠光子对的器件，尤其涉及一种产生高品质确定性纠缠光子对的器件及其制作方法。
背景技术
量子纠缠是量子物理领域区别于经典物理领域的主要差异之一。发生纠缠的一组粒子中，单一粒子的量子态不能独立于其他粒子的量子态而被描述，无论粒子之间相隔距离有多少。
量子纠缠在量子计算以及量子通信中都有非常重要的应用。量子隐形传态就是典型的纠缠应用的通信技术，其通过分发一对纠缠对并搭配经典信道来传输测量信息以实现量子通信，由于光子无论在自由空间传输还是固态-光纤传输上都非常方便，因此常被选作物理实现的载体。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种产生纠缠光子对的器件，以产生高品质确定性纠缠光子对。
本发明提供一种产生纠缠光子对的器件，自上而下依次包括：叠层结构，叠层结构依次包括N型金属接触层、势垒过渡层、上势垒层、量子点层、下势垒层、P型金属接触层，量子点层适用于产生纠缠光子对；光子垂直反射层，适用于在垂直叠层结构方向上汇聚纠缠光子对到正向垂直出射方向；以及压电陶瓷应力调制层，适用于提供外加应力场，以调控量子点层的量子点的精细结构劈裂。
根据本发明的实施例，在叠层结构上形成有分布式纳米孔环形腔，分布式纳米孔环形腔适用于在平面内扩散方向上汇聚纠缠光子对到正向垂直出射方向。
根据本发明的实施例，分布式纳米孔环形腔包括制作在叠层结构上的沿多个不同直径圆环排布的圆形孔洞；相邻两个圆形孔洞之间不连通；多个不同直径圆环沿同一圆心排布，且相邻两个圆环的间距相等。
根据本发明的实施例，正向垂直出射方向包括与垂直于叠层结构的法线成预设角 度
Figure 463781DEST_PATH_IMAGE001
的锥形区域；预设角度
Figure 452465DEST_PATH_IMAGE001
不大于40°；锥形区域的纠缠光子对被具有预设数值孔径的物 镜收集；预设数值孔径NA不大于0.64。
根据本发明的实施例，产生纠缠光子对的器件还包括：N端金属，形成在N型金属接触层上；P端金属，形成在P型金属接触层上。
根据本发明的实施例，N型金属接触层包括从上而下依次设置在势垒过渡层上的第一N型金属接触层、第二N型金属接触层；第一N型金属接触层为N型重掺杂GaAs；第二N型金属接触层为重掺杂AlxGa1-xAs，0＜x＜1。
根据本发明的实施例，势垒过渡层的材料为无掺杂AlxGa1-xAs，0＜x＜1。
根据本发明的实施例，上势垒层和下势垒层的材料为AlyGa1-yAs，0＜x＜y＜1；
根据本发明的实施例，量子点层包括GaAs/AlGaAs量子点。
根据本发明的实施例，P型金属接触层包括从上而下依次设置在光子垂直反射层上的第一P型金属接触层、第二P型金属接触层、第三P型金属接触层；第一P型金属接触层为P型中掺杂AlGaAs；第二P型金属接触层为P型重掺杂AlGaAs；第三P型金属接触层为P型重掺杂GaAs。
根据本发明的实施例，光子垂直反射层包括从上而下依次设置在压电陶瓷应力调制层上的第一光子垂直反射层和第二光子垂直反射层；第一光子垂直反射层的材料为SiO2，第二光子垂直反射层的材料为Au。
本发明还提供一种产生纠缠光子对的器件的制作方法，用于制作上述的产生纠缠光子对的器件，包括：在压电陶瓷应力调制层上形成光子垂直反射层；在光子垂直反射层上形成叠层结构，叠层结构从上而下依次包括N型金属接触层、势垒过渡层、上势垒层、量子点层、下势垒层、P型金属接触层；在叠层结构上形成分布式纳米孔环形腔；在N型金属接触层上形成N端金属；对叠层结构刻蚀以露出P型金属接触层，在P型金属接触层上形成P端金属。
根据本发明实施例提供的产生纠缠光子对的器件，采用压电陶瓷应力调制层可以在水平方向上给量子点层施加应力，实现对量子点的精细结构劈裂的调节。通过压缩量子点的精细结构劈裂，可以提高纠缠光子对的纠缠保真度。
附图说明
图1为根据本发明的实施例的产生纠缠光子对的器件的示意图；以及
图2为根据本发明的实施例的分布式纳米孔环形腔的示意图。
【附图标记说明】
1-N型金属接触层；
2-势垒过渡层；
3-上势垒层；
4-量子点层；
5-下势垒层；
6-P型金属接触层；
7-光子垂直反射层；
8-压电陶瓷应力调制层；
9-分布式纳米孔环形腔；
10-N端金属；
11-P端金属。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
相关技术中产生纠缠光子对的手段主要有两种：自发参量下转换（SPDC）产生纠缠光子对，固态量子体系的二能级跃迁产生纠缠光子对。
自发参量下转换（SPDC）产生纠缠光子对的原理是泵浦光经过非线性晶体时，由于真空震荡，泵浦光子被转化为两个较低能量的纠缠光子。SPDC纠缠光子源的优势在于其结构简单，设计制造过程成熟，工作环境要求较低（常温可工作）；但是SPDC产生纠缠光子对的过程是一个非线性过程，具有随机性的特点，另外SPDC过程需要的泵浦光功率较高，在器件小型化上会带来一定的困难。
固态量子体系主要包含了半导体缺陷发光体系，如SiC色心和二维材料色心，与半导体量子点体系，如InAs/GaAs量子点和GaAs/AlGaAs量子点。半导体缺陷发光体系由于缺陷本身的发光效率不高，导致作为光源来说其亮度比较低；量子点作为人造原子，体积较大，发光效率较高。只需要通过适当的调控将其精细结构劈裂（Fine StructureSplitting，FSS）调到较小的量（小于发光半宽），即可产生偏振纠缠光子对。
本发明提供一种产生纠缠光子对的器件，以产生高品质确定性纠缠光子对。
需要说明的是，纠缠光子对的高品质包括纠缠光子对的高产生和提取效率、纠缠光子对的高纠缠保真度、纠缠光子对的高不可区分性（光子全同性）。
参考图1所示，产生纠缠光子对的器件自上而下依次包括：叠层结构，叠层结构依次包括N型金属接触层1、势垒过渡层2、上势垒层3、量子点层4、下势垒层5、P型金属接触层6，量子点层4适用于产生纠缠光子对；光子垂直反射层7，适用于在垂直叠层结构方向上汇聚纠缠光子对到正向垂直出射方向；以及压电陶瓷应力调制层8（PMNPT），适用于提供外加应力场，以调控量子点层4的量子点的精细结构劈裂。
根据本发明的实施例，由于量子点的精细结构劈裂对水平方向上的应力敏感。采用压电陶瓷应力调制层8可以在水平方向上给量子点层4施加应力，实现对量子点的精细结构劈裂的调节。通过压缩量子点的精细结构劈裂，可以提高纠缠光子对的纠缠保真度，进而提高量子点层4发射的纠缠光子对的品质。
需要说明的是，精细结构劈裂是由量子点限制势对称性不完美导致的中性激子能级劈裂，精细结构劈裂过大会导致量子点级联跃迁发射纠缠光子对的过程具有了路径可区分性，进而导致纠缠光子对的纠缠保真度的下降。
根据本发明的实施例，在叠层结构上形成有分布式纳米孔环形腔9，分布式纳米孔环形腔9适用于在平面内扩散方向上汇聚纠缠光子对到正向垂直出射方向。
参考图1和图2所示，分布式纳米孔环形腔9包括制作在叠层结构上的沿多个不同直径圆环排布的圆形孔洞；相邻两个圆形孔洞之间不连通；多个不同直径圆环沿同一圆心排布，且相邻两个圆环的间距相等。例如，多个不同直径圆环的圆周半径分别为R1，R2，R3…Rn，相邻两个圆环的间距为G，则G=R2-R1=R3-R2=…=Rn-Rn-1。
根据本发明的实施例，分布式纳米孔环形腔9包括制作在叠层结构上的多个沿不同直径圆环排布的圆形孔洞，圆形孔洞的深度为由器件上表面到光子垂直反射层7上表面，沿同一圆环排布的圆形孔洞组成一层光子反射层，周期性扩展的多组沿不同直径圆环排布的圆形孔洞形成多层光子反射层，多层光子反射层构成分布式纳米孔环形腔9。
根据本发明的实施例，分布式纳米孔环形腔为连续结构，在电学表现上能保持器件的连续性，不会因为平面内的断离导致电场传导的阻碍。
根据本发明的实施例，正向垂直出射方向包括与垂直于叠层结构的法线成预设角 度
Figure 470100DEST_PATH_IMAGE001
的锥形区域；预设角度
Figure 371191DEST_PATH_IMAGE001
不大于40°；锥形区域的纠缠光子对被具有预设数值孔径的物 镜收集；需要说明的是，预设数值孔径NA=
Figure 231700DEST_PATH_IMAGE002
，即当预设角度
Figure 633862DEST_PATH_IMAGE001
不大于40°时，预设数值孔 径NA不大于0.64。
需要注意的是，具有更大的数值孔径的物镜可带来更高的光子收集效率，在器件的实际制作中，可根据光子的收集效率需求设置物镜的数值孔径，物镜的数值孔径也可以大于0.64。
根据本发明的实施例，通过设计光子垂直反射层7，使纠缠光子对在垂直叠层结构方向上汇聚到正向垂直出射方向，通过设计分布式纳米孔环形腔9，使纠缠光子对在平面内扩散方向上汇聚到正向垂直出射方向。光子垂直反射层7和分布式纳米孔环形腔9构成三维腔体，对光场产生限制作用，使纠缠光子对从球面发射汇聚到与叠层结构的法线成预设角度的锥形区域内，使纠缠光子对可被具有预设数值孔径的物镜所高效收集，实现了对纠缠光子对的高效率提取，提高器件的光子出射端的亮度，实现高亮度的光源。
根据本发明的实施例，在光激发模式下，光子从基态跃迁到激发态，又从激发态跃迁回到基态。光子垂直反射层7和分布式纳米孔环形腔9构成的三维腔体的空间光场与量子点耦合，可以压缩量子点的寿命，缩短量子点回到基态的弛豫时间，可以提高量子点的发射频率，提高纠缠光子对的产生效率，减少量子点周围环境对跃迁的影响，实现纠缠光子对的高品质发射。
根据本发明的实施例，采用压电陶瓷应力调制层8还可以调节量子点的发光波长λq。由于上势垒层3和下势垒层5位于量子点层4的两侧，在量子点层4的量子点两侧形成限制势，使量子点形成分立三能级。采用压电陶瓷应力调制层8可以改变量子点平面内的限制势，使得分立能级的位置发生移动，导致量子点的发光波长λq发生变化。
根据本发明的实施例，产生纠缠光子对的器件还包括：N端金属10，形成在N型金属接触层1上；P端金属11，形成在P型金属接触层6上。
根据本发明的实施例，N端金属10为AuGeNi，P端金属11为TiAu。
根据本发明的实施例，N端金属10形成在N型金属接触层1上，P端金属11形成在P型金属接触层6上，N型接触层1、P型接触层6与位于两者之间的非掺杂层构成了PIN结构，其中非掺杂层包括势垒过渡层2、上势垒层3、量子点层4、和下势垒层5，N端金属10与P端金属11之间外接电源从而在器件内部产生垂直于量子点层4的电场分布，使得器件中由于N型金属接触层1和P型金属接触层6的掺杂导致的能带弯曲被抑制，并且对量子点区域的由于生长带来的电荷缺陷产生库伦屏蔽。在量子点发射纠缠光子对的过程中，实现库仑屏蔽后，能减小电荷噪声的干扰，有利于提高纠缠光子对的品质。
根据本发明的实施例，垂直于量子点层4的电场分布可以调节量子点的发光波长λq。根据斯塔克效应，由于外加电场造成量子点二能级体系的能级发生位移，导致能级跃迁的能量发生变化，因此，垂直于量子点层4的电场分布可以调节量子点的发光波长λq。
需要说明的是，斯塔克效应是指原子或分子在外电场作用下能级和光谱发生移动的现象。
根据本发明的实施例，调节量子点的发光波长λq与光子垂直反射层7和分布式纳米孔环形腔9构成的三维腔体的中心波长λc一致，可以增强量子点与三维腔体的空间光场的耦合，提高纠缠光子对的产生效率，提高器件的光子出射端的亮度。
根据本发明的实施例，N型金属接触层1包括从上而下依次设置在势垒过渡层2上的第一N型金属接触层、第二N型金属接触层。
根据本发明的实施例，第一N型金属接触层为N型重掺杂GaAs，第一N型金属接触层位于器件表面，用于防止空气氧化器件内部的材料，并为N端金属10提供接触面。第二N型金属接触层为重掺杂AlxGa1-xAs，0＜x＜1，例如可以为Al0.33Ga0.67As。第二N型金属接触层用于在N端金属10与P端金属11接入外接电源后，为器件上层提供一个稳定的电势层。
根据本发明的实施例，势垒过渡层2的材料为无掺杂AlxGa1-xAs，0＜x＜1。势垒过渡层2的材料例如可以为无掺杂Al0.33Ga0.67As。势垒过渡层2作为由N型金属接触层1向势垒较高的上势垒层3过渡的中间层。另外，势垒过渡层2可以减小外加电场下的电流。
根据本发明的实施例，上势垒层3和下势垒层5的材料为AlyGa1-yAs，0＜x＜y＜1，例如，上势垒层3和下势垒层5的材料可以为Al0.4Ga0.6As。
根据本发明的实施例，上势垒层3、下势垒层5用于提高势垒高度并构建量子点层4的量子点的限制势，使量子点能够产生分立三能级。
根据本发明的实施例，量子点层4包括GaAs/AlGaAs量子点。量子点作为纠缠光子对的发射中心，量子点生长在上势垒层3与下势垒层5之间，受上势垒层3和下势垒层5的影响产生分立三能级，利用分立三能级跃迁产生纠缠光子对。
根据本发明的实施例，上势垒层3和下势垒层5同时作为量子点层4的盖层，用于保护量子点层4。
根据本发明的实施例，P型金属接触层6包括从上而下依次设置在光子垂直反射层7上的第一P型金属接触层、第二P型金属接触层、第三P型金属接触层。
根据本发明的实施例，第一P型金属接触层为P型中掺杂AlGaAs，作为由非掺杂层（下势垒层5）向掺杂层（第二P型金属接触层）转变的过渡层；第二P型金属接触层为P型重掺杂AlGaAs，用于在N端金属10与P端金属11接入外加电源后，为器件下层提供一个稳定的电势层；第三P型金属接触层为P型重掺杂GaAs，用于防止空气氧化器件内部的材料，并为P端金属11提供接触面。
根据本发明的实施例，光子垂直反射层7包括从上而下依次设置在压电陶瓷应力调制层8上的第一光子垂直反射层和第二光子垂直反射层。
根据本发明的实施例，第一光子垂直反射层的材料为SiO2，厚度为100~500nm，第一光子垂直反射层用于控制光子垂直反射层7的反射率。具体而言，调节SiO2的厚度可以调节入射光与反射光的光程，进而可以控制光子垂直反射层7的反射率。
根据本发明的实施例，第二光子垂直反射层的材料为Au。光子垂直反射层7和分布式纳米孔环形腔9构成三维腔体，对光场产生限制作用，使纠缠光子对从球面发射汇聚到与叠层结构的法线成预设角度的锥形区域内，使纠缠光子对可被具有预设数值孔径的物镜所高效收集，实现了对纠缠光子对的高效率提取。
需要注意的是，上述产生纠缠光子对的器件是基于GaAs体系，但并不局限于此，同样适用于InP体系。
根据本发明的实施例，基于量子点的量子光源可以根据需要由外部光脉冲（光激发模式）或电脉冲（电激发模式）激发产生纠缠光子对。
在光激发模式下，量子点受共振激发，通过外加电场调控发光波长λq，使发光波长λq和三维腔体的中心波长λc相等，此时量子点与三维腔体的空间光场耦合，导致量子点寿命被压缩；并且外加电场也提供了对量子点位置附近的缺陷的库伦屏蔽，由此量子点很难受到环境波动的影响，发射光子品质得到显著提高。光子垂直反射层和分布式纳米孔环形腔构成三维腔体，对光场产生限制作用，实现了对纠缠光子对的高效率提取。采用压电陶瓷应力调制层压缩量子点的精细结构劈裂，可以提高纠缠光子对的纠缠保真度。因此，器件可以实现光激发模式下产生高品质确定性纠缠光子对。
在电激发模式下，无需外部激光注入，通过外接电源对器件输入一个复合信号（Vdc+Vac），其中Vdc是正偏直流信号（略小于器件阈值电压Vth）用于将器件偏置于Vth以下略低，Vac是正偏脉冲信号（Vdc+Vac>Vth），其将电子与空穴注入并于量子点中复合，发射出光子，此时量子点依然受三维腔体以及压电陶瓷应力调制层应力调控的影响，量子点寿命被压缩，精细结构劈裂减小，器件的光子出射端具有高亮度，实现电激发模式下高亮度确定性纠缠光子源。
本发明还提供一种产生纠缠光子对的器件的制作方法，用于制作上述的产生纠缠光子对的器件，包括：在压电陶瓷应力调制层8上形成光子垂直反射层7；在光子垂直反射层7上形成叠层结构，叠层结构从上而下依次包括N型金属接触层1、势垒过渡层2、上势垒层3、量子点层4、下势垒层5、P型金属接触层6；在叠层结构上形成分布式纳米孔环形腔9；在N型金属接触层1上形成N端金属10；对叠层结构刻蚀以露出P型金属接触层6，在P型金属接触层6上形成P端金属11。
根据本发明实施例提供的产生纠缠光子对的器件，采用压电陶瓷应力调制层可以在水平方向上给量子点层施加应力，实现对量子点的精细结构劈裂的调节。通过压缩量子点的精细结构劈裂，可以提高纠缠光子对的纠缠保真度。
根据本发明实施例提供的产生纠缠光子对的器件，光子垂直反射层和分布式纳米孔环形腔构成三维腔体，对光场产生限制作用，使纠缠光子对从球面发射汇聚到与叠层结构的法线成预设角度的锥形区域内，使纠缠光子对可被具有预设数值孔径的物镜所高效收集，实现了对纠缠光子对的高效率提取，实现高亮度的光源。
根据本发明实施例提供的产生纠缠光子对的器件，光子垂直反射层和分布式纳米孔环形腔构成的三维腔体的空间光场与量子点耦合，可以压缩量子点的寿命，缩短从激发态跃迁回到基态的时间，可以提高量子点的发射频率，提高纠缠光子对的产生效率，减少量子点周围环境对跃迁的影响，实现纠缠光子对的高效率发射。
根据本发明实施例提供的产生纠缠光子对的器件，N端金属与P端金属之间外接电源从而在器件内部产生垂直于量子点层的电场分布，使得器件中由于N型金属接触层和P型金属接触层的掺杂导致的能带弯曲被抑制，并且对量子点区域的由于生长带来的电荷缺陷产生库伦屏蔽，有利于提高纠缠光子对的品质。
根据本发明实施例提供的产生纠缠光子对的器件，在脉冲激发模式下单个共振脉冲激发时有且仅有一对纠缠光子对产生，实现纠缠光子对发射的确定性。
需要说明的是，由于量子点的分立能级结构，单个共振脉冲激发下，双激子态只能被两对电子空穴对占据，后级联跃迁产生一对纠缠光子对，脉冲与光子对的比为1:1，实现纠缠光子对发射的确定性。
根据本发明实施例提供的产生纠缠光子对的器件，器件尺寸在微纳米尺度，集成度高，稳定性好。
需要说明的是，说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种产生纠缠光子对的器件，其特征在于，自上而下依次包括：
叠层结构，所述叠层结构依次包括N型金属接触层（1）、势垒过渡层（2）、上势垒层（3）、量子点层（4）、下势垒层（5）、P型金属接触层（6），所述量子点层（4）适用于产生纠缠光子对；
光子垂直反射层（7），适用于在垂直所述叠层结构方向上汇聚所述纠缠光子对到正向垂直出射方向；以及
压电陶瓷应力调制层（8），适用于提供外加应力场，以调控所述量子点层（4）的量子点的精细结构劈裂。
2.根据权利要求1所述的产生纠缠光子对的器件，其特征在于，在所述叠层结构上形成有分布式纳米孔环形腔（9），所述分布式纳米孔环形腔（9）适用于在平面内扩散方向上汇聚所述纠缠光子对到所述正向垂直出射方向；
所述分布式纳米孔环形腔（9）包括制作在所述叠层结构上的沿多个不同直径圆环排布的圆形孔洞；
相邻两个所述圆形孔洞之间不连通；
所述多个不同直径圆环沿同一圆心排布，且相邻两个所述圆环的间距相等。
3.根据权利要求1或2所述的产生纠缠光子对的器件，其特征在于，所述正向垂直出射 方向包括与垂直于所述叠层结构的法线成预设角度
Figure 226086DEST_PATH_IMAGE001
的锥形区域；
所述预设角度
Figure 612068DEST_PATH_IMAGE002
不大于40°；
所述锥形区域的所述纠缠光子对被具有预设数值孔径的物镜收集；
所述预设数值孔径NA不大于0.64。
4.根据权利要求1所述的产生纠缠光子对的器件，其特征在于，还包括：
N端金属（10），形成在所述N型金属接触层（1）上；
P端金属（11），形成在所述P型金属接触层（6）上。
5.根据权利要求1所述的产生纠缠光子对的器件，其特征在于，所述N型金属接触层（1）包括从上而下依次设置在所述势垒过渡层（2）上的第一N型金属接触层、第二N型金属接触层；
所述第一N型金属接触层为N型重掺杂GaAs；
所述第二N型金属接触层为重掺杂AlxGa1-xAs，0＜x＜1。
6.根据权利要求1所述的产生纠缠光子对的器件，其特征在于，所述势垒过渡层（2）的材料为无掺杂AlxGa1-xAs，0＜x＜1。
7.根据权利要求6所述的产生纠缠光子对的器件，其特征在于，所述上势垒层（3）和所述下势垒层（5）的材料为AlyGa1-yAs，0＜x＜y＜1；
和/或，所述量子点层（4）包括GaAs/AlGaAs量子点。
8.根据权利要求1所述的产生纠缠光子对的器件，其特征在于，所述P型金属接触层（6）包括从上而下依次设置在所述光子垂直反射层（7）上的第一P型金属接触层、第二P型金属接触层、第三P型金属接触层；
所述第一P型金属接触层为P型中掺杂AlGaAs；
所述第二P型金属接触层为P型重掺杂AlGaAs；
所述第三P型金属接触层为P型重掺杂GaAs。
9.根据权利要求1所述的产生纠缠光子对的器件，其特征在于，所述光子垂直反射层（7）包括从上而下依次设置在所述压电陶瓷应力调制层（8）上的第一光子垂直反射层和第二光子垂直反射层；
所述第一光子垂直反射层的材料为SiO2，所述第二光子垂直反射层的材料为Au。
10.一种产生纠缠光子对的器件的制作方法，用于制作权利要求1~9中任一项所述产生纠缠光子对的器件，其特征在于，包括：
在压电陶瓷应力调制层（8）上形成光子垂直反射层（7）；
在所述光子垂直反射层（7）上形成叠层结构，所述叠层结构从上而下依次包括N型金属接触层（1）、势垒过渡层（2）、上势垒层（3）、量子点层（4）、下势垒层（5）、P型金属接触层（6）；
在所述叠层结构上形成分布式纳米孔环形腔（9）；
在所述N型金属接触层（1）上形成N端金属（10）；
对所述叠层结构刻蚀以露出所述P型金属接触层（6），在所述P型金属接触层（6）上形成P端金属（11）。
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