本发明专利技术属于光致发光半导体纳米材料制备领域，尤其涉及一种具有光致发光特性的硅基量子点纳米材料的制备方法。本发明专利技术利用强流脉冲电子束制备硅基纳米量子点纳米材料，随后对不同参数下硅纳米量子点纳米材料进行光致发光特性PL测定，实验发现，经过HCPEB辐照制备出硅基纳米量子点纳米材料，并且所述纳米材料能够发出强度较高的蓝光。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光致发光半导体纳米材料制备领域，尤其涉及。
技术介绍
半导体材料硅不仅电学性质良好，许多光电性质也比较优越，但硅是间接带隙材料，载流子的复合过程需要声子参与，发光效率很低，长期被判定为非发光材料；90年代初期以来，以SiGe/S1、Si/SiOx、Si/SiNx应变层超晶格和量子点阱以及多孔硅为主的硅基低维发光材料的研究引起了人们的浓厚兴趣，尤其是硅基光电子/微电子学的研究引起了人们对硅基功能化的纳米材料的兴趣。硅量子点由于尺寸和激子波尔半径相当，这种尺寸限域特性将引起量子尺寸效应、库伦阻塞效应、量子限制效应、宏观量子隧道效应、表面效应和多激子产生效应等，从而展现出许多不同于宏观体材料的物理化学性质，由此促使硅量子点在光电半导体器件(红外探测器、LED、激光器以及太阳能电池等)方面具有极为广阔的应用前景；当前，硅量子点研究最广泛的领域是其在发光器件和太阳能电池中的应用。众所周知，目前广泛应用的发光材料是具有直接带隙特征的II1-V族和I1-VI族化合物半导体材料，例如砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)和硒化镉(CdSe)等。但是，这些材料要么制备成本太高(如GaN等)，要么含有有毒元素(如GaAs、CdSe等)，从而限制了其应用范围；因此，如何寻找一种制备成本较低，且对环境友好的半导体材料，已经成为本领域技术人员迫切需要解决的技术问题。
技术实现思路
HCPEB (High Current Pulsed Electron Beam,强流脉冲电子束)属于一种短脉冲宽度(< 10_7秒)的高功率电子束表面改性技术。本专利技术利用强流脉冲电子束制备硅基纳米量子点纳米材料，随后对不同参数下硅纳米量子点纳米材料进行光致发光特性PL测定，实验发现，经过HCPEB辐照制备出硅基纳米量子点纳米材料，并且所述纳米材料能够发出强度较高的蓝光。本专利技术采用的技术方案如下: (I)硅基量子点的制备 将尺寸为10 mmX1O mm的单晶硅片作为基底，放酒精/丙酮溶液(V/V=l:l 4:1)中超声清洗60 100 min并吹干，然后利用HCPEB装置对硅片进行表面改性处理。HCPEB装置的工作参数为:电子束能量为20 30 KeV，作用时间为1.5is，脉冲间隔为10 S，电子束脉冲次数为I 20，样品距阴极电子枪距离L=40 60 mm，真空度P ≤ 10_5Torr0在本专利技术中，采用大连理工大学三束实验室的Nadezhda-2型HCPEB装置。(2)硅基量子点光致发光性能检测在室温下，利用卓立汉光SBP500型光谱仪对硅基量子点的光致发光性能进行检测，其中，激光源为He-Cd，激光源发射波长λ=325ηπι，发光光谱的扫描范围在330 600nm之间。所述作为基底的单晶硅片取向分别为〈100〉和〈111〉，优选〈111〉。作为基底的单晶硅片的电阻率P =1飞0 Ω/m。作为基底的单晶硅片的厚度分别为Τ=490±10μπι和Τ=500±10μπι。本专利技术中所用的无水乙醇和丙酮均为分析纯，购于国药集团化学试剂有限公司。本专利技术利用HCPEB装置，快速制备出具有光致发光特性的硅基量子点纳米材料，在蓝光波段具有很强的发光强度，作为一种新型娃基发光材料，将在半导体、微电子以及光电子领域都将会有极具潜力的用途。附图说明图1〈100〉取向硅片在10次脉冲改性后硅量子点的TEM图像； 图2不同脉冲次数下〈100〉取向硅基量子点的光致发光特性(PL)； 图3 <111>取向硅片在10次脉冲改性后硅量子点的HRTEM图像； 图4不同脉冲次数下〈111〉取向硅基量子点的光致发光特性(PL)。具体实施例方式下面结合具体实施实例对本专利技术做进一步说明。实施例1: (I)硅基量子点的制备 采用〈100〉取向的单晶硅片，电阻率P=I 20Ω/Π1，厚度τ=490±10μπι，尺寸为10mmXIO mm，放酒精、丙酮溶液(V/V=l:l)中超声清洗60 min并吹干，然后用大连理工大学三束实验室的“Nadezhda-2”型HCPEB装置，对干净的硅片进行表面改性处理，电子束能量为24 KeV，脉冲作用时间为1.5is，脉冲间隔为10 S，样品距阴极电子枪距离L=60 mm，真空度P = KT5Torr，脉冲次数为I。(2)硅基量子点光致发光性能检测(PL) 在室温下，利用卓立汉光SBP500型光谱仪对硅基量子点的光致发光性能进行检测，其中，激光源为He-Cd，激光源发射波长λ=325ηπι，发光光谱的扫描范围在330 600nm之间。结果显示:采用此参数对单晶硅进行改性处理，我们能在硅片表面获得硅量子点，但发光强度较弱。实施例2: (I)硅基量子点的制备 采用〈100〉取向的单晶硅片，电阻率P=I 20Ω/Π1，厚度τ=490±10μπι，尺寸为10mmXIO mm，放酒精、丙酮溶液(V/V=l:l)中超声清洗60 min并吹干，然后用大连理工大学三束实验室的“Nadezhda-2”型HCPEB装置，对干净的硅片进行表面改性处理，电子束能量为24 KeV，脉冲作用时间为1.5is，脉冲间隔为10 S，样品距阴极电子枪距离L=60 mm，真空度P = KT5Torr，脉冲次数为5。2)硅基量子点光致发光性能检测(PL) 在室温下，利用卓立汉光SBP500型光谱仪对硅基量子点的光致发光性能进行检测，其中，激光源为He-Cd，激光源发射波长λ=325ηπι，发光光谱的扫描范围在330 600nm之间。结果显示:采用此参数对单晶硅进行改性处理，我们能在硅片表面获得硅量子点，并且发光强度高于实例1，PL峰值在429 nm附近。实施例3: (I)硅基量子点的制备 采用〈100〉取向的单晶硅片，电阻率P=I 20Ω/Π1，厚度τ=490±10μπι，尺寸为10mmXIO mm，放酒精、丙酮溶液(V/V=l:l)中超声清洗60 min并吹干，然后用大连理工大学三束实验室的“Nadezhda-2”型HCPEB装置，对干净的硅片进行表面改性处理，电子束能量为24 KeV，脉冲作用时间为1.5is，脉冲间隔为10 S，样品距阴极电子枪距离L=60 mm，真空度P = KT5Torr，脉冲次数为10。(2)硅基量子点光致发光性能检测(PL) 在室温下，利用卓立汉光SBP500型光谱仪对硅基量子点的光致发光性能进行检测，其中，激光源为He-Cd，激光源发射波长λ=325ηπι，发光光谱的扫描范围在330 600nm之间。结果显示:采用此参数对单晶硅进行改性处理，我们能在硅片表面获得硅量子点，而且具有较高的发光强度，PL峰值在427 nm附近。图1为〈100〉取向硅片在10次脉冲改性后硅量子点的TEM图像，如图1所示，硅量子点的直径约为3.6 nm，密度为6.3X IO13 cm—2。实施例4: (I)硅基量子点的制备 采用〈100〉取向的单晶硅片，电阻率P=I 20Ω/Π1，厚度τ=490±10μπι，尺寸为10mmXIO mm，放酒精、丙酮溶液(V/V=l:l)中超声清洗60 min并吹干，然后用大连理工大学三束实验室的“Nadezhda-2”型HCPEB装置，对干净的硅片进行表面改性处理，电子束能量为24 KeV本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有光致发光特性的硅基量子点纳米材料的制备方法，其特征在于：利用强流脉冲电子束辐照单晶硅片制备硅基纳米量子点纳米材料，所述纳米材料能够发出蓝光。
【技术特征摘要】
1.一种具有光致发光特性的硅基量子点纳米材料的制备方法，其特征在于:利用强流脉冲电子束辐照单晶硅片制备硅基纳米量子点纳米材料，所述纳米材料能够发出蓝光。2.如权利要求1所述的一种具有光致发光特性的硅基量子点纳米材料的制备方法，其特征在于:所述单晶娃片经过前处理，包括如下步骤:将尺寸为10 mmX 10 mm的单晶娃片作为基底，放入到酒精与丙酮按照体积比1:广4:1混合的溶液中超声清洗60 100 min并吹干。3.如权利要求1所述的一种具有光致发光特性的硅基量子点纳米材料的制备方法，其特征在于:所述强流脉冲电子束的能量为20 30 KeV，作用时间为1.5is，脉冲间隔为10s，电子束脉冲次数为I 20，样品距阴极电子枪距离L...
【专利技术属性】
技术研发人员：关庆丰，吕鹏，王晓彤，张在强，李艳，杨盛志，侯秀丽，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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