[發明專利]一種ZnO量子點的制備方法

無效

• 申請號: 200710071442.5
• 申請日: 2007-09-26
• 公開（公告）號: CN101275073A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 黃靖云;陳玲;葉志鎮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C09K11/54
• 分類號: C09K11/54
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及半導體納米材料與器件制備，具體說涉及一種ZnO量子點的制備方法。

背景技術

ZnO作為一種寬禁帶半導體有良好的藍光和紫外光發射性能，高的激子束縛能和低閾值光泵發射容易實現高效的受激發射。半導體量子點的三維量子效應，導致體系載流子的有效態密度和能量發生顯著變化，具有更大的帶隙能量和更高的激子束縛能，更易于用作紫外半導體發光管和激光器。ZnO量子點的制備方法主要為濕化學法，但這種方法要求有大量的溶劑、多種工藝步驟和長的生長時間，而且生長不可控，最近報道了用MOCVD法在Si/SiO₂襯底上生長ZnO量子點，還有用脈沖激光法和退火法也得到了ZnO量子點，但是制備的ZnO量子點的大小和分布都是隨機的，不均勻的量子點的受限能級彌散在一定范圍之內，能量的分散會造成很大的發光展寬，所以目前研制的量子點激光器的性能遠沒有達到如理論預言的那么優越。因此提高量子點的尺寸分布的均勻度、增加有效量子點數目是實現納米激光器的研究方向。

發明內容

本發明的目的是提供一種ZnO量子點的制備方法。

ZnO量子點的制備方法：首先對襯底進行表面處理，然后在去離子水中用提拉法形成單層自組裝的納米球，作為制備ZnO量子點所用的模板；接著在25～100℃之間、真空度為10^-4～10^-6Torr的條件下，通過電子束蒸發沉積一層5nm～50nm厚的ZnO薄膜；最后在甲苯中浸泡并超聲振動2～5min把模板中的納米球去掉即可。

所述的襯底為Si時的處理方法為首先用酒精超聲波清洗，然后在體積比為1∶1的H₂SO₄+H₂O₂混合溶液中煮沸10～30min，接著在體積比為3∶1的NH₄OH+H₂O₂混合溶液中超聲振動30～60min，溫度為80～100℃。納米球的材料為聚苯乙烯，球的直徑為100nm～1000nm。襯底為硅、藍寶石或導電玻璃。

本發明的優點是：

1.本方法制備的ZnO量子點可通過改變模板中所使用的納米球直徑的大小和沉積的厚度實現可控生長。

2.本方法制備的ZnO量子點提高了量子點尺寸分布的均勻度、增加了有效量子點數目，初步解決了量子點激光器發展的問題。

3.本方法沒有使用任何觸媒劑，制得的ZnO量子點質量好，再加上尺寸均勻，所以在PL譜測試中，當量子點的直徑達到幾十納米時仍可以觀察到明顯的藍移現象，在尺寸上降低了納米激光器件的制造難度。

4.發明的制備的ZnO量子點穩定性好，一個月后測試沒有發生變化。

5.發明的ZnO量子點的制備方法設備過程簡單，經濟有效。

附圖說明

圖1(a)為形成的單層自組裝納米球的示意圖

圖1(b)為電子束蒸發沉積一層ZnO薄膜的示意圖

圖1(c)為除去小球后形成的ZnO量子點的示意圖的側面圖

圖1(d)為除去小球后形成的ZnO量子點的示意圖的俯視圖

圖2是單層納米小球的模板的SEM(場發射掃描電鏡)圖

圖3是在模板上沉積一層ZnO后的SEM圖

圖4是本制備方法制得的ZnO量子點的SEM圖

圖5是本發明的ZnO量子點的PL(光致發光譜)譜。

具體實施方式

以下通過實例結合示意圖進一步說明本發明ZnO量子點的制備方法，圖1為制備過程示意圖。

實施例1