[發明專利]一種鍺量子點的生長方法、鍺量子點復合材料及其應用

有效

• 申請號: 201310351839.5
• 申請日: 2013-08-13
• 公開（公告）號: CN104377114B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 李振軍;白冰;楊曉霞;王小偉;許應瑛;戴慶;裘曉輝
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L29/15
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種鍺量子點的生長方法，其特征在于，所述方法為在石墨烯層上生長鍺量子點。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

（1）提供一基底，清洗除去基底上的污染物；

（2）在步驟（1）所述基底上形成石墨烯層；

（3）在步驟（2）所述石墨烯層上形成鍺薄膜；

（4）將步驟（3）得到的依次形成有石墨烯層和鍺薄膜的基底進行退火，生長鍺量子點。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟（1）所述基底選自晶態基底、玻璃態基底或金屬箔片中的任意1種，所述晶態基底優選自Si、GaN或Al₂O₃中的任意1種；所述玻璃態基底優選自普通玻璃、石英玻璃或鋼化玻璃中的任意1種；所述金屬箔片優選自銅箔、鎳箔或鎳銅合金金屬箔中的任意1種；

優選地，步驟（1）所述基底為硅片；

優選地，當步驟（1）所述基底為硅片時，清洗的步驟為重復進行：自來水超聲清洗3～5min，去離子水超聲清洗3～5min，乙醇和/或丙酮中超聲清洗5～10min。

4.如權利要求2或3所述的方法，其特征在于，步驟（2）所述在步驟（1）所述基底上形成石墨烯層的方式為：直接在步驟（1）所述基底上生長石墨烯層；

優選地，所述生長石墨烯層的方法為化學氣相沉積法；

優選地，所述石墨烯層的厚度小于30nm。

5.如權利要求2或3所述的方法，其特征在于，步驟（2）所述在步驟（1）所述基底上形成石墨烯層的方式為：將已有的石墨烯層轉移至步驟（1）所述基底上；

優選地，所述轉移已有石墨烯層的方法為聚甲基丙烯酸甲酯轉移法、熱釋放膠帶轉移法或聚二甲基硅氧烷轉移法中的任意1種，優選聚甲基丙烯酸甲酯轉移法；

優選地，所述石墨烯層的厚度小于30nm。

6.如權利要求2～5之一所述的方法，其特征在于，步驟（3）所述鍺薄膜的形成方法選自CVD、MBE、PLD或射頻磁控濺射法中的任意1種，優選射頻磁控濺射法；

優選地，所述射頻磁控濺射法的條件具體為：靶材為鍺靶，濺射頻功率在80～300W，Ar氣流量在10～50sccm，沉積時間為60～1200s；

優選地，所述鍺薄膜的厚度為1～15nm。

7.如權利要求2～6之一所述的方法，其特征在于，步驟（4）所述退火的溫度為500～800℃，退火時間為1～20min；

優選地，所述退火在保護性氣氛或真空氛圍中進行，優選在真空氛圍中進行，進一步優選在壓力≤10^-2Pa的真空氛圍中進行。

8.如權利要求1～7之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

（1）提供一基底，依次分別用自來水、去離子水以及乙醇和/或丙酮的混合物進行超聲清洗，并重復超聲清洗步驟1～5次，除去基底上的污染物；

（2）通過化學氣相沉積法在步驟（1）所述基底上生長石墨烯層，或者通過聚甲基丙烯酸甲酯轉移法將已有的石墨烯層轉移至步驟（1）所述基底上；

（3）采用射頻磁控濺射法，以鍺靶為靶材，在80～300W的射頻功率、10～50sccm的Ar氣體流量下，在步驟（2）所述石墨烯層上沉積60～1200s，形成鍺薄膜；

（4）將步驟（3）得到的依次形成有石墨烯層和鍺薄膜的基底在500～800℃下，進行退火1～20min，生長鍺量子點。

9.一種采用如權利要求1～8所述的鍺量子點的生長方法制備得到的鍺量子點復合材料，其特征在于，所述鍺量子點復合材料為石墨烯-鍺量子點復合材料；

優選地，所述石墨烯-鍺量子點復合材料的禁帶寬度E_g在0.66～3.25eV之間變化。

10.一種如權利要求9所述的石墨烯-鍺量子點復合材料的用途，其特征在于，所述復合材料用于制備太陽能電池、LED發光二極管、光電探測器等光電器件中。