量子点的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114836827A(43)申请公布日2022.08.02(21)申请号202210477996.X(22)申请日2022.04.29(71)申请人中国科学院半导体研究所地址100083北京市海淀区清华东路甲35号(72)发明人翟慎强李利安辛凯耀杨珏晗魏钟鸣刘峰奇(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021专利代理师任岩(51)Int.Cl.C30B25/18(2006.01)C30B25/16(2006.01)C30B29/40(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称量子点的制备方法(57)摘要本公开提供一种量子点制备方法，包括：采用二维材料制备二维材料衬底；将二维材料衬底置于生长腔中，升高生长腔的温度使二维材料衬底处于第一预设温度；通过分子束外延束源炉将原材料以预设密度的束流喷射至二维材料衬底的表面，使反应物以范德华外延模式在二维材料衬底的表面依次经过吸附、脱附、迁移、成核、长大的动力学反应过程以生长量子点。该方法以二维材料为衬底生长量子点，不需要特定晶格匹配条件，甚至在晶格对称性不一样的情况下，也能够实现量子点的生长。CN114836827ACN114836827A权利要求书1/1页1.一种量子点制备方法，包括：采用二维材料制备二维材料衬底；将二维材料衬底置于生长腔中，升高所述生长腔的温度使所述二维材料衬底处于第一预设温度；通过分子束外延束源炉将原材料以预设密度的束流喷射至所述二维材料衬底的表面，使所述原材料以范德华外延模式在所述二维材料衬底的表面依次经过吸附、脱附、迁移、成核、长大的动力学反应过程以生长量子点。2.根据权利要求1所述的量子点制备方法，其中，所述采用二维材料制备二维材料衬底包括：通过机械剥离或CVD生长或分子束外延生长并通过所述二维材料制备所述二维材料衬底。3.根据权利要求1所述的量子点制备方法，其中，所述二维材料包括石墨烯或MoS2或云母。4.根据权利要求1所述的量子点制备方法，其中，通过调节二维材料衬底所处的第一预设温度和/或所述束流的大小和/或所述量子点的生长时间来调控所述量子点的形貌、密度以及大小。5.根据权利要求4所述的量子点制备方法，其中，通过升高所述第一预设温度以降低所述量子点的密度；通过增加所述量子点的生长时间以提高量子点的大小；通过增加所述束流的大小以增加所述量子点的密度和大小。6.根据权利要求1所述的量子点制备方法，其中，所述第一预设温度的范围为80℃‑400℃。7.根据权利要求1所述的量子点制备方法，其中，所述原材料为高纯材料，所述量子点的材料为具有三维稳定物相结构的材料。8.根据权利要求1所述的量子点制备方法，其中，在所述量子点的生长过程中，所述二维材料衬底处于旋转状态，所述二维材料衬底的转速为10‑30r/min。9.根据权利要求1所述的量子点制备方法，其中，在将二维材料衬底置于生长腔中之前，所述方法还包括：对所述二维材料衬底进行预处理，以清洁所述二维材料衬底的表面，其中，所述预处理包括：在第二预设温度对所述二维材料衬底除气预设时间。10.根据权利要求1所述的量子点制备方法，其中，利用反射高能电子衍射监控所述量子点的生长过程。2CN114836827A说明书1/5页量子点的制备方法技术领域[0001]本公开涉及量子点技术领域，尤其涉及一种量子点的制备方法。背景技术[0002]量子点是一种零维材料，当材料三个维度的尺寸都减小到量子力学效应显著时，就可以视为量子点。由于量子限制效应，量子点中的电子只能处于分立的能级中，这与孤立原子的电子轨道类似，因此，量子点也被称作“人造原子”。量子点是介观物理、凝聚态物理和纳米科学技术研究领域的研究热点，在量子点中能观察到一些有趣的微观现象，比如库伦阻塞效应、声子瓶颈效应、量子干涉效应等，展现出许多不同于宏观物质的光学及物理特性，从而在光学、电学、磁介质、催化、医药、生命科学、功能材料等领域具有极为广阔的应用前景。[0003]量子点材料的制备方法主要有化学合成法和外延生长法。化学合成法是大批量制造量子点材料的有效方法，具有成本低、产率大的优势，但化学法合成量子点材料需要选择合适的前驱体材料，所能够制备的量子点的种类受到限制，化学法合成量子点在IV‑VI族量子点材料，如CdS、CdSe等取得了较大成功，但在合成具备红外半导体性质的砷化物、磷化物和锑化物量子点方面难以实现突破。外延生长法制备量子点主要依靠S‑K生长模式来制备，S‑K模式中，外延层与衬底是晶格失配的，生长一开始就会产生形变，随着外延过程的持续，外延层中的应变量不断积累，应变自由能也不断增加，当外延层厚度达到临界值时，材料形成三维岛以降低应变自由能，从而形成量子点。S‑K模式制备的量子点