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一种基于光热效应的可控量子点阵列制备方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-10-20 11:16:46

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 涂媛 | 2023-10-20 11:16:46

本发明公开了一种基于光热效应的可控量子点阵列制备方法,该方法是以金属或合金纳米颗粒阵列作为模板,通过光源引发的局部表面等离激元热效应控制量子点前驱体的反应条件,从而控制其制备位点,尺寸和成核密度,该方法主要包括基片表面预处理、表面金属薄膜淀积、金属纳米颗粒阵列制备、保护层淀积、量子点生长和基片后清洗处理六个步骤,实现了使用化学合成方法制备大面积、低成本的量子点阵列。本方法可以与半导体加工工艺相结合,其制备的量子点阵列可应用于量子点激光器,单光子光源,太阳能电池,高效发光二极管,存储器等器件的加工制造中。

有鉴于现有技术中对量子点制备位点控制不足的问题,本发明提出了一种基于光热效应的可控量子点阵列制备方法,实现在表面对量子点生长条件的控制,进而对量子点阵列的制备位点和成核位置实现精确控制。本方法适合在半导体,氧化物基片上大规模制备精确控制的量子点阵列。

量子点是一种压纳米级别的材料,由于量子尺寸效应的影响,量子点能够展现与本体材料不同的物理性质。半导体量子点一般由II-VI族或者III-V族元素组成,其粒径大小一般在1~10nm之间,由于受电子空穴量子限域影响,量子点通常具有分立的能带结构,且发光波长并可通过尺寸进行调控。生长控制精确的量子点阵列,是现今很多高性能光学器件中的研究重点。包括量子点激光器,单光子光源,高效发光二极管,敏化太阳能电池以及平面显示领域在内的各个科研领域内,对量子点阵列的密度,成核位置,尺寸和形状均匀性提出了极高的性能要求。目前,高度均匀有序的量子点阵列制备主要依靠图形化衬底模板和S-K生长模式相结合的方式,利用分子束外延生长或化学气相淀积的外延生长自组装制备。此项技术已被应用于III-V族半导体材料的量子点阵列的制备,但是由于其设备需要超高真空以及光刻工艺,使其制备无法兼顾成本和效果两个因素。

化学合成是一种廉价制备半导体量子点的方法,其工艺流程简单,能够以极低的成本大面积制备量子点,从而弥补外延生长制备成本高的缺陷,是一种最为适合大规模工业化的量子点制备方法。但是在量子点阵列的制备中,化学合成方法对于量子点制备位点和成核位置的控制难度较大,使得化学合成的量子点制备在实际应用中受到了极大的局限,也是量子点阵列大面积、低成本可控合成中具有挑战性又亟待解决的难题。

此技术是青岛大学毛遂研发,青岛大学,位于山东省青岛市。培养高等学历人才,促进科技文化发展。

与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:

1、本发明公开的制备方法是基于金属纳米颗粒阵列光热效应调控的大面积、低成本量子点阵列制备方法,以金属或合金(Au、Ag、Cu、Al、Pt和Pd中的一种或者几种组成)纳米颗粒阵列作为模板,通过光源引发的局部表面等离激元热效应控制量子点前驱体的反应条件,从而控制其制备位点,尺寸和成核密度,制备的量子点阵列面积大、成本低;

2、本发明公开的制备方法可以与半导体加工工艺相结合,其制备的量子点阵列可应用于量子点激光器,单光子光源,太阳能电池,高效发光二极管,存储器等器件的加工制造中。

技术转让,许可,合作所需资金需双方协商,此项技术想尽快落地保定,希望具备此项技术研发的技术方,能够尽快承接此项目。