一种基于光热效应的可控量子点阵列制备方法技术

本发明专利技术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。

A fabrication method of controllable quantum dots array based on photothermal effect

The invention discloses a method for the preparation of a controllable quantum dot array based on light and heat effect. The method uses a metal or alloy nanoparticle array as a template to control the reaction conditions of a quantum dot precursor by the local surface and other excitations induced by the light source, thus controlling the preparation site, size and nucleation density. The method mainly includes six steps: substrate surface pretreatment, surface metal film deposition, metal nanoparticle array preparation, protective layer deposition, quantum dot growth and post substrate cleaning treatment. The large area and low cost quantum dot arrays are prepared by chemical synthesis method. This method can be combined with the semiconductor processing technology. The prepared quantum dot array can be used in the fabrication of quantum dot laser, single photon light source, solar cell, high efficiency light emitting diode, memory and other devices.

【技术实现步骤摘要】
一种基于光热效应的可控量子点阵列制备方法
本专利技术涉及纳米材料制备领域，尤其涉及一种基于光热效应的可控量子点阵列制备方法。
技术介绍
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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光热效应的可控量子点阵列制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，选择确定基片材料，并对所述基片材料进行表面清洁；步骤二，使用物理气相淀积法制备金属薄膜，所述金属薄膜的厚度为0.5～200nm；步骤三，将所述金属薄膜在真空条件或保护气氛下进行退火处理，制备得到金属纳米颗粒阵列；步骤四，在所述金属纳米颗粒阵列之上进行淀积或氧化生长保护层，所述保护层为氧化物或氮化物；步骤五，将载有所述金属纳米颗粒阵列的所述基片置于量子点前驱体溶液中，使用光源对所述金属纳米颗粒阵列进行固定或扫描照射处理，所述光源功率密度为0.1～5W/cm

【技术特征摘要】
1.一种基于光热效应的可控量子点阵列制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，选择确定基片材料，并对所述基片材料进行表面清洁；步骤二，使用物理气相淀积法制备金属薄膜，所述金属薄膜的厚度为0.5～200nm；步骤三，将所述金属薄膜在真空条件或保护气氛下进行退火处理，制备得到金属纳米颗粒阵列；步骤四，在所述金属纳米颗粒阵列之上进行淀积或氧化生长保护层，所述保护层为氧化物或氮化物；步骤五，将载有所述金属纳米颗粒阵列的所述基片置于量子点前驱体溶液中，使用光源对所述金属纳米颗粒阵列进行固定或扫描照射处理，所述光源功率密度为0.1～5W/cm2，所述光源为脉冲式或连续式激光；步骤六，步骤五结束后，对所述基片使用三氯甲烷进行超声清洗，然后用乙醇对所述基片进行超声清洗，制备得到可控量子点阵列。2.如权利要求1所述的一种基于光热效应的可控量子点阵列制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛遂，唐建国，刘继宪，李海东，朱志军，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东,37