[實用新型]一種氧化物/金屬核殼結構量子點

有效

• 申請號: 201721357008.9
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN207659374U
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 楊為家;趙志誠;陳巖;劉銘全;劉俊杰;劉均炎;何鑫;唐秀鳳
• 申請（專利權）人: 五邑大學
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;H01L33/06;B82Y20/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 丁佳佳

本實用新型公開了氧化物/金屬核殼結構量子點，包括由下至上依次排列的襯底和金屬量子點核心以及包覆金屬量子點的金屬氧化物殼層；本實用新型還公開了上述氧化物/金屬核殼結構量子點及應用；本實用新型的制備的氧化物/金屬核殼結構量子點具有尺寸可控、分布均勻性好等特點，制備方法具有生長工藝簡單，成本低廉的優點。

技術領域

本實用新型屬于半導體光電子器件技術領域，特別涉及一種氧化物/金屬核殼結構量子點。

背景技術

光二極管(LED)作為一種新型固體照明光源和綠色光源，具有體積小、耗電量低、環保、使用壽命長、高亮度、低熱量以及多彩等突出特點，在室外照明、商業照明以及裝飾工程等領域都具有廣泛的應用。當前，在全球氣候變暖問題日趨嚴峻的背景下，節約能源、減少溫室氣體排放成為全球共同面對的重要問題。以低能耗、低污染、低排放為基礎的低碳經濟，將成為經濟發展的重要方向。在照明領域，LED發光產品的應用正吸引著世人的目光，LED作為一種新型的綠色光源產品，必然是未來發展的趨勢，21世紀將是以LED為代表的新型照明光源的時代。但是現階段LED的應用成本較高，發光效率較低，這些因素都會大大限制LED向高效節能環保的方向發展。

目前，LED大多是基于GaN半導體材料的。然而，GaN材料由于制造設備相對昂貴、資源有限、薄膜外延困難等問題限制其持續性發展。因此及時研發下一代LED半導體材料是十分必要和急迫的。ZnO半導體材料的激子束縛能高達60meV，遠遠大于GaN的(25meV)，有利于實現室溫下的激光發射，且具有外延生長溫度低、成膜性能好、原材料豐富、無毒等優點，且ZnO的制備及其器件應用研究也成為近年來的熱點，ZnO有望成為GaN的理想替代材料之一。然而，目前的ZnO基器件大都是基于纖鋅礦結構c面ZnO。由于纖鋅礦結構 ZnO沿c軸方向缺乏對稱反演中心，正負離子中心不重合而導致強的內建電場，進而產生量子限制斯塔克效應(QCSE)，降低電子和空穴的復合效率，最終損害器件的性能。而有效解決這一問題的途徑就是發展非極性ZnO，即a面ZnO(11-20)和m面ZnO(10-10)以及立方ZnO。由于ZnO材料高濃度p型摻雜困難，目前非極性ZnO基LED大多是基于異質結構。然而，非極性ZnO異質結LED的發光效率較低，極大地限制了它的發展。為了促進非極性ZnO的發展，采用一種簡單而高效的方法提高非極性ZnO異質結LED的性能顯得極為重要。而在 ZnO基LED中引入金屬量子點(ZnO量子點LED)，是一種提高LED性能的較好的解決方案。金屬量子點具有局域表面等離子體激元增強效應，可以有效提高載流子的復合效率，進而大幅提高器件的性能(～10％)。因此，研發非極性ZnO量子點LED具有重要的現實意義。

然而目前應用在LED的金屬量子點大部分是提前制備好，之后采用旋轉涂覆的方法進入 LED結構或者是通過水熱法制備在納米柱上。這些方法工藝復雜，工序連續性差，且不利于工業化生產。由此看來，要實現量子點LED的產業化，通過外延的方法實現金屬量子點的可控制備是十分必要的。此外，在外延中，金屬量子點很有可能起到催化劑的作用，使外延的結果朝著納米柱發展，而不是預期的薄膜，且金屬量子點也會消失。這個問題在量子點LED 外延生長也是應當避免的。

實用新型內容

針對現有技術存在的缺點與不足，本實用新型的目的在于提供一種可用于LED的氧化物/金屬核殼結構量子點，具有尺寸可控、分布均勻性好的優點。

本實用新型的目的通過以下技術方案實現：

一種氧化物/金屬核殼結構量子點，包括依次排列的金屬量子點以及包覆金屬量子點的金屬氧化物殼層。

優選地，所述氧化物/金屬核殼結構量子點包括由下至上依次排列的襯底、金屬量子點以及包覆金屬量子點的金屬氧化物殼層。

進一步優選地，所述襯底包括Si、藍寶石或摻釔氧化鋯。

優選地，所述金屬量子點包括Ni、Ag、Fe、Mn、Ge、Pt和W量子點中的一種。