[發(fā)明專利]應(yīng)用于固態(tài)量子器件的鈍化方法、鈍化系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310539660.6
• 申請(qǐng)日: 2023-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN116259691B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 霍永恒;趙軍一;鐘東勳;劉潤(rùn)澤;潘建偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L33/00
• 分類號(hào): H01L33/00;H01L33/44
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 孫蕾

1.一種應(yīng)用于固態(tài)量子器件的鈍化方法，其特征在于，包括：

采用硫化氫鈍化法對(duì)預(yù)處理后的固態(tài)量子器件進(jìn)行第一次鈍化處理，以將所述固態(tài)量子器件表面的本征氧化物置換為硫化物，以形成第一鈍化層；

采用原子層沉積法對(duì)經(jīng)第一次鈍化處理后的固態(tài)量子器件進(jìn)行第二次鈍化處理，以在所述第一鈍化層上沉積氧化物，形成第二鈍化層，以有效去除固態(tài)量子器件表面的表面態(tài)，提升固態(tài)量子器件的光學(xué)品質(zhì)；

所述固態(tài)量子器件包括固態(tài)量子點(diǎn)量子光源器件；

所述第一次鈍化處理包括：

在紫外燈照射下，將所述固態(tài)量子器件置于硫化氫鈍化裝置的真空腔室內(nèi)；

在硫化氫氣氛、第一預(yù)設(shè)反應(yīng)溫度條件下，發(fā)生置換反應(yīng)，以將所述固態(tài)量子器件表面的本征氧化物置換為硫化物，形成致密、均勻的所述第一鈍化層；所述第一預(yù)設(shè)反應(yīng)溫度為80~200℃。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈍化方法，其特征在于，所述紫外燈的發(fā)光波長(zhǎng)中心在180nm，所述紫外燈的功率為8~40W。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈍化方法，其特征在于，所述第二次鈍化處理包括：

將經(jīng)第一次鈍化處理后的固態(tài)量子器件轉(zhuǎn)移至原子層沉積設(shè)備的真空腔室內(nèi)，在所述第一鈍化層上沉積氧化物，形成所述第二鈍化層；

所述氧化物包括氧化鋁、氧化硅、氧化鉿中的一種或多種。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈍化方法，其特征在于，在所述第一鈍化層上沉積氧化鋁包括：

利用三甲基鋁和水在所述第一鈍化層上沉積氧化鋁薄膜，沉積過(guò)程包括多個(gè)反應(yīng)周期。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鈍化方法，其特征在于，每個(gè)所述反應(yīng)周期包括：

在第二預(yù)設(shè)反應(yīng)溫度條件下，在氮?dú)獾臄y帶下，通入0.01~0.03秒的水，再利用氮?dú)獯祾?5~30秒；

在氮?dú)獾臄y帶下，通入0.01~0.03秒的三甲基鋁，再利用氮?dú)獯祾?5~30秒；

所述第二預(yù)設(shè)反應(yīng)溫度范圍在50~200℃之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈍化方法，其特征在于，所述硫化氫鈍化裝置與所述原子層沉積設(shè)備通過(guò)手套箱連接；

其中，預(yù)處理后的固態(tài)量子器件的轉(zhuǎn)移和經(jīng)第一次鈍化處理后的固態(tài)量子器件的轉(zhuǎn)移都在所述手套箱中進(jìn)行，控制所述手套箱內(nèi)環(huán)境中的水含量、氧含量在0.1ppm以下，以避免所述預(yù)處理后的固態(tài)量子器件和所述經(jīng)第一次鈍化處理后的固態(tài)量子器件在轉(zhuǎn)移過(guò)程中發(fā)生再次氧化。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈍化方法，其特征在于，在采用硫化氫鈍化法對(duì)固態(tài)量子器件進(jìn)行第一次鈍化處理之前，將待鈍化的固態(tài)量子器件置于酸溶液中進(jìn)行預(yù)處理，包括：

將所述待鈍化的固態(tài)量子器件浸蘸于氫氟酸中2~3秒，然后用去離子水沖洗所述待鈍化的固態(tài)量子器件，氮?dú)獯蹈伤龃g化的固態(tài)量子器件的表面，得到所述預(yù)處理后的固態(tài)量子器件；

氫氟酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%。

8.一種鈍化系統(tǒng)，適用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1~7中的任一項(xiàng)所述的鈍化方法，其特征在于，包括：

硫化氫鈍化裝置，適用于對(duì)預(yù)處理后的固態(tài)量子器件進(jìn)行第一次鈍化處理，以將所述固態(tài)量子器件表面的本征氧化物置換為硫化物，以形成第一鈍化層；

原子層沉積設(shè)備，適用于對(duì)經(jīng)第一次鈍化處理后的固態(tài)量子器件進(jìn)行第二次鈍化處理，以在所述第一鈍化層上沉積氧化物，以形成第二鈍化層；

手套箱，適用于連接所述硫化氫鈍化裝置和所述原子層沉積設(shè)備，以避免所述固態(tài)量子器件和所述經(jīng)第一次鈍化處理后的固態(tài)量子器件在轉(zhuǎn)移過(guò)程中發(fā)生再次氧化。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鈍化系統(tǒng)，其特征在于，所述硫化氫鈍化裝置內(nèi)設(shè)有：

反應(yīng)腔，利用機(jī)械泵和分子泵控制所述反應(yīng)腔在預(yù)設(shè)真空度；

紫外燈，所述紫外燈的中心波長(zhǎng)為180nm，設(shè)置在所述反應(yīng)腔的上部，通過(guò)石英窗與所述反應(yīng)腔隔絕，適用于向所述反應(yīng)腔照射紫外光；

樣品臺(tái)，設(shè)置在所述反應(yīng)腔內(nèi)，適用于放置所述固態(tài)量子器件；

加熱臺(tái)，設(shè)置在所述樣品臺(tái)的下部，適用于對(duì)所述固態(tài)量子器件加熱；

第一進(jìn)氣氣路，適用于向所述反應(yīng)腔中通入硫化氫，硫化氫在紫外光的照射下，產(chǎn)生帶自由基的硫原子，硫原子在所述固態(tài)量子器件表面發(fā)生置換反應(yīng)，沉積得到硫化物；

第二進(jìn)氣氣路，適用于向所述反應(yīng)腔中通入氮?dú)猓?/p>

所述預(yù)設(shè)真空度在1E-5?torr以下。