[发明专利]量子点生长控制方法及控制设备

说明书

技术领域

本发明涉及量子点材料制备领域，尤其涉及一种量子点生长控制方法及控制设备。

背景技术

将电子局限在纳米尺度的结构中，形成三个维度的尺寸都在100nm以下的结构，外观恰似一极小的点状物，称为量子点。在这些结构中，由于电子的空间域接近德布罗依波长，其物质波特性急剧改变，电学和光学性质与块状材料有质的差别。量子点在非线性光学、磁介质、生物、医药及功能材料等方面具有极为广阔的应用前景。

量子点材料应用前景十分广泛，可以应用在大规模集成电路、电子元器件、平板显示器、信息记录与存储、MEMS、传感器、太阳能电池等产品中。

现有制备量子点材料时，是采用平面刻蚀制备量子点材料(电子束、离子束和光刻技术)，应变自组织生长量子点技术和其它化学与物理方法制备技术，但由于量子点生长具有随机性和体积过小的特点，因此，现有技术均无法准确控制量子点在衬底材料生长时的定位，这样现有的工艺只能控制在较大面积的衬底上生长量子点，而无法对量子点生长的具体位置进行定位控制，这样制备后得到的量子点材料从性能、应用等方面均无法满足一些特定应用的要求。

发明内容

基于上述现有技术所存在的问题，本发明实施例的目的是提供一种量子点生长控制方法及控制设备，可以对衬底上生长的量子点进行控制，实现量子点的定位生长，得到可满足特定应用要求的量子点材料。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种量子点生长控制方法，包括：

将用于生长量子点的衬底设置在溶解有量子点材料的溶液中，在所述衬底上方的同一水平面内设置至少两列相交的超声波形成超声波驻波，使超声波驻波形成的节点柱指向所述衬底；

使溶液中的量子点材料经超声波驻波形成的节点柱向衬底上沉降生长量子点；

调整超声波在溶液中的频率或波长来调节量子点在所述衬底上的生长位置。

所述生长位置包括：量子点之间的行距、列距及密度。

所述方法还包括：

通过控制沉降时间、衬底温度、溶液的酸度、粘度、温度来控制衬底上形成量子点的大小。

所述方法还包括：

通过控制形成超声波驻波的超声波的列数和超声波相交的夹角来调节衬底上生长量子点的底面形状。

所述方法进一步包括：采用两列超声波并使两列超声波呈90度角相交形成超声波驻波，在该超声波驻波形成的节点柱的作用下，在衬底上生长底面为矩形的量子点；

采用三列超声波并使三列超声波之间均呈60度角相交形成超声波驻波，在该超声波驻波形成的节点柱的作用下，在衬底上生长底面为六角形的量子点。

所述方法进一步包括：采用多列超声波并使多列相交形成超声波驻波，在该超声波驻波形成的节点柱的作用下，在衬底上生长底面为多边形的量子点。

所述超声波的频率范围为10⁵～10¹²Hz。

本发明实施例还提供一种量子点生长控制设备，包括：

容器、微调控制装置和至少两个超声波发生器；

容器内底部设有定位衬底的定位槽，各超声波发生器的超声波输出端分设在容器的侧壁，与超声波输出端相对的容器侧壁上均设有反射板，各超声波输出端处于同一水平面内，输出的超声波在水平方向上相交；微调控制装置分别与反射板和衬底定位槽连接，以调节反射板和衬底的位置。

所述超声波发生器输出的超声波的频率范围为10⁵～10¹²Hz。

所述超声波发生器上接有换能器作为超声波输出端，所述换能器由压电单晶晶振材料制备而成。

由上述本发明实施方式提供的技术方案可以看出，本发明实施方式通过在量子点材料溶液中设置准备生长量子点的衬底，利用衬底上方设置的超声波驻波形成的节点柱，指向准备生长量子点的衬底，使沉降的量子点材料在节点柱的作用下，在衬底上生长量子点，调整超声波的频率或波长，即可实现控制衬底上生长量子点的位置。该控制方法具有操作简单、实现了量子点的定位可控生长，具有定位准确、设备廉价等特点，可以制备出在指定位置生长有量子点的材料，通过控制超声波的波长与频率，可以控制量子点的密度在10¹⁰～10¹²个/m²，量子点距离可控在1～0.0005mm，量子点大小可控在10～50nm，量子点的底面形状可控成线、矩形量子点、多边形量子点等，大大拓宽了量子点材料的应用空间。

附图说明

图1为本发明实施例的正交驻波场控制设备的结构俯视图；