[發(fā)明專利]一種納米線耦合量子點結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811248128.4
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109524511B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王新強;王平;沈波;孫蕭蕭;王濤;陳兆營;盛博文;鄭顯通;榮新;王丁
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/06
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

1.一種納米線耦合量子點結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

1)設(shè)計再構(gòu)量子點結(jié)構(gòu)的尺寸和材料；

2)選擇生長襯底，滿足在其上垂直生長的納米線能夠?qū)崿F(xiàn)納米線頂端晶面的熱穩(wěn)定性大于納米線側(cè)壁的熱穩(wěn)定性；

3)在生長襯底上生長垂直取向的納米線，從而形成納米線基板；

4)根據(jù)需要，在納米線的頂端生長單周期或多周期的量子點結(jié)構(gòu)，量子點結(jié)構(gòu)從下至上依次包括底勢壘、量子點和頂勢壘；在量子點結(jié)構(gòu)的生長過程中，底勢壘的生長溫度不低于量子點材料的生長溫度，量子點材料的生長溫度等于頂勢壘的生長溫度，這樣導(dǎo)致量子點結(jié)構(gòu)中的頂勢壘因生長溫度較低，表面吸附原子擴散長度有限，在頂端和側(cè)壁同時出現(xiàn)頂勢壘的生長，致使量子點和底勢壘完全被頂勢壘包裹在內(nèi)，多周期量子點結(jié)構(gòu)中，后一周期的頂勢壘將完全包裹已生長的量子點結(jié)構(gòu)，單周期量子點結(jié)構(gòu)中，量子點和底勢壘完全被頂勢壘包裹在內(nèi)；

5)量子點結(jié)構(gòu)生長結(jié)束后，在相同的環(huán)境下，將生長了量子點結(jié)構(gòu)的納米線基板在固定溫度下進行原位熱蒸發(fā)處理，固定溫度高于量子點結(jié)構(gòu)的分解溫度，由于各向異性熱蒸發(fā)，熱穩(wěn)定性較差的量子點結(jié)構(gòu)的側(cè)壁開始分解，量子點結(jié)構(gòu)的直徑隨著熱蒸發(fā)的進行逐漸減小，量子點結(jié)構(gòu)中的底勢壘、量子點和頂勢壘的直徑均減小；

6)通過控制熱蒸發(fā)的時間從而控制量子點結(jié)構(gòu)的直徑，直至量子點結(jié)構(gòu)的直徑滿足要求，停止熱蒸發(fā)，實現(xiàn)對已形成的量子點結(jié)構(gòu)的再度構(gòu)造得到再構(gòu)量子點結(jié)構(gòu)；

7)在相同的環(huán)境下，通過再生長方法，在熱蒸發(fā)處理后的納米線和再構(gòu)量子點結(jié)構(gòu)的上表面和側(cè)壁，外延或沉積修復(fù)層，修復(fù)熱蒸發(fā)過程中納米線表面的損傷并恢復(fù)納米線形貌，并進一步增強再構(gòu)量子點結(jié)構(gòu)的限制效應(yīng)，從而得到具有強限制效應(yīng)的小尺寸納米線耦合量子點結(jié)構(gòu)。

2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟1)中，確定再構(gòu)量子點結(jié)構(gòu)的周期以及再構(gòu)底勢壘、再構(gòu)量子點和再構(gòu)頂勢壘的厚度、直徑和材料。

3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟2)中，選擇的生長襯底能夠?qū)崿F(xiàn)II-VI族或III-V族材料納米線的外延生長，納米線基板是后續(xù)量子點結(jié)構(gòu)生長的關(guān)鍵；并且，確保能夠?qū)崿F(xiàn)在生長襯底上垂直生長的II-VI族或III-V族納米線的頂端晶面的熱穩(wěn)定性大于納米線側(cè)壁的熱穩(wěn)定性。

4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟3)中，納米線采用自組裝生長，或者采用選區(qū)生長；納米線的生長方法采用分子束外延MBE或金屬有機物化學(xué)氣相沉積MOCVD。

5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟4)中，單周期量子點結(jié)構(gòu)的頂勢壘或者多周期量子點結(jié)構(gòu)的最后一個周期的頂勢壘的厚度需要滿足熱分解完成之前頂端不會分解至該頂勢壘下的量子點材料。

6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟6)中，根據(jù)量子點結(jié)構(gòu)的分解速率及設(shè)計所需的再構(gòu)量子點的直徑，確定熱蒸發(fā)處理的時間。