[發明專利]一種量子點接觸的制備方法

無效

• 申請號: 201210050252.6
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN102543731A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 李潤偉;朱小健;尚杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335;H01L21/28
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊

技術領域

本發明涉及納米技術研究與存儲技術領域，尤其是一種量子點接觸的制備方法。

背景技術

量子點接觸意味著兩分立的導電區域的接觸部分達到原子尺度，該結構的尺寸范圍小于電子的平均自由程，尺度接近費米波長，被廣泛用來研究原子尺度的量子電輸運性質。實驗已經發現，這種量子點接觸的電導是量子化的，其量子化單位為G₀＝2e²/h(其中e代表一個電子的電量，h代表普朗克常數)。這種現象基本與材料的種類無關，是一種普適現象。對于特殊的材料體系(如部分磁性材料)，在特定的條件下(如磁場下，低溫下)其電導值可能會出現基本電導值的半整數或者0.7的倍數。量子點接觸在介觀體系的電輸運性質的研究、精密傳感器、量子計算機等領域具有廣泛的應用前景。

目前制備量子點接觸的方式通常是采用機械斷結法、二維電子氣制備法、溶液電化學法以及利用掃描探針顯微鏡裝置的針尖與另外一個導體相接觸的方法。機械斷結法是將一塊導體往相反的方向逐漸拉離至斷開，最后在斷開的位置可以形成點接觸結構。該方法是目前制備量子點接觸最為廣泛的一種方法，但其要求精密的控制拉伸移動的距離，需要達到埃的量級，對于儀器的精準度要求特別高，而且該方法制備的量子點接觸成功率很低，難以實現廣泛的應用。二維電子氣制備法是最早期獲得量子點接觸的方法，通過在場效應管結構的柵極上施加一定大小的電壓，在平行于柵極的平面內形成二維電子氣，隨后通過調控源漏極的電壓大小將二維電子氣進一步控制到一維尺度，從而獲得量子點接觸的結構。這種方法所需器件結構以及制備過程都比較復雜，同時點接觸的體系不能進行調控，除了用來作為基礎的量子點接觸的研究外，不能實現應用價值。溶液電化學法是采用電化學手段得到點接觸的一種方法，通過電化學方法使電解質溶液中存在的金屬陽離子得到電子從而電解出金屬原子，隨著反應的進行，電解出的金屬原子不斷堆積，最終在陽極和陰極間形成量子點接觸。但是，該種電化學方法將點接觸的獲得環境局限在電解質溶液中，而且該方法獲得的點接觸不夠穩定，不能實現廣泛應用。另外，利用掃描探針顯微鏡裝置的方法是將掃描探針顯微鏡裝置的微小的探針與樣品表面進行接觸，通過控制接觸的面積大小，納米尺寸的針尖與樣品表面形成量子點接觸結構。該種方法可以用來獲得穩定的點接觸結構，但是該方法對于儀器的要求十分苛刻。

綜上所述，目前制備量子點接觸的方法普遍存在制備困難、條件苛刻、材料選擇范圍窄以及成功率低等缺點。因此，尋找一種簡易的量子點接觸的制備，不僅對基礎科學研究起到很大的幫助，同時在傳感器領域，存儲領域中都有很大的應用前景。

發明內容

本發明的技術目的是針對現有的量子點接觸制備技術的不足，提供了一種簡易的制備量子點接觸的方法。

本發明實現上述技術目的所采用的技術方案為：

一種量子點接觸的制備方法，采用第一電極、第二電極，以及位于第一電極與第二電極之間、并且與第一電極與第二電極相接觸的中間層；

所述的第一電極由導電性材料構成；所述的第二電極由導電性材料構成；所述的中間層由絕緣性介質材料構成；

所述的第一電極形成導電區域一，第二電極與中間層形成導電區域二；

在所述的第一電極與第二電極兩端施加電壓，在電場驅動下使導電區域二中的離子和/或空位移動至導電區域一，與導電區域一之間形成導電通道；通過調整電壓幅值，使該導電通道的電導G達到NG₀，其中N為自然數，G₀為量子化電導，即實現了導電區域一與導電區域二之間的量子點接觸。

上述技術方案中：

所述的導電性材料包括導體材料、導電性能良好的半導體或者有機物中的一種材料或者兩種以上的組合材料。所述的導體材料包括但不限于金屬、金屬氧化物或者金屬氮化物，例如鐵(Fe)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鋁(Al)、銅(Cu)、錫(Sn)、鈷(Co)、鎳(Ni)、金(Au)、鉬(Mo)、鈀(Pd)、鋯(Zr)、銀(Ag)、鋰(Li)、鈮(Nb)、鉑(Pt)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、銦錫氧化物(ITO)、鋁摻雜的氧化鋅(AZO)、氮化鈦(TiN)、氮化鋁鈦(TiaAlbNc)、氮化鉭(TaN)、氮化鎢(WN)等中的至少一種。