[发明专利]一种量子点接触的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米技术研究与存储技术领域，尤其是一种量子点接触的制备方法。

背景技术

量子点接触意味着两分立的导电区域的接触部分达到原子尺度，该结构的尺寸范围小于电子的平均自由程，尺度接近费米波长，被广泛用来研究原子尺度的量子电输运性质。实验已经发现，这种量子点接触的电导是量子化的，其量子化单位为G₀＝2e²/h(其中e代表一个电子的电量，h代表普朗克常数)。这种现象基本与材料的种类无关，是一种普适现象。对于特殊的材料体系(如部分磁性材料)，在特定的条件下(如磁场下，低温下)其电导值可能会出现基本电导值的半整数或者0.7的倍数。量子点接触在介观体系的电输运性质的研究、精密传感器、量子计算机等领域具有广泛的应用前景。

目前制备量子点接触的方式通常是采用机械断结法、二维电子气制备法、溶液电化学法以及利用扫描探针显微镜装置的针尖与另外一个导体相接触的方法。机械断结法是将一块导体往相反的方向逐渐拉离至断开，最后在断开的位置可以形成点接触结构。该方法是目前制备量子点接触最为广泛的一种方法，但其要求精密的控制拉伸移动的距离，需要达到埃的量级，对于仪器的精准度要求特别高，而且该方法制备的量子点接触成功率很低，难以实现广泛的应用。二维电子气制备法是最早期获得量子点接触的方法，通过在场效应管结构的栅极上施加一定大小的电压，在平行于栅极的平面内形成二维电子气，随后通过调控源漏极的电压大小将二维电子气进一步控制到一维尺度，从而获得量子点接触的结构。这种方法所需器件结构以及制备过程都比较复杂，同时点接触的体系不能进行调控，除了用来作为基础的量子点接触的研究外，不能实现应用价值。溶液电化学法是采用电化学手段得到点接触的一种方法，通过电化学方法使电解质溶液中存在的金属阳离子得到电子从而电解出金属原子，随着反应的进行，电解出的金属原子不断堆积，最终在阳极和阴极间形成量子点接触。但是，该种电化学方法将点接触的获得环境局限在电解质溶液中，而且该方法获得的点接触不够稳定，不能实现广泛应用。另外，利用扫描探针显微镜装置的方法是将扫描探针显微镜装置的微小的探针与样品表面进行接触，通过控制接触的面积大小，纳米尺寸的针尖与样品表面形成量子点接触结构。该种方法可以用来获得稳定的点接触结构，但是该方法对于仪器的要求十分苛刻。

综上所述，目前制备量子点接触的方法普遍存在制备困难、条件苛刻、材料选择范围窄以及成功率低等缺点。因此，寻找一种简易的量子点接触的制备，不仅对基础科学研究起到很大的帮助，同时在传感器领域，存储领域中都有很大的应用前景。

发明内容

本发明的技术目的是针对现有的量子点接触制备技术的不足，提供了一种简易的制备量子点接触的方法。

本发明实现上述技术目的所采用的技术方案为：

一种量子点接触的制备方法，采用第一电极、第二电极，以及位于第一电极与第二电极之间、并且与第一电极与第二电极相接触的中间层；

所述的第一电极由导电性材料构成；所述的第二电极由导电性材料构成；所述的中间层由绝缘性介质材料构成；

所述的第一电极形成导电区域一，第二电极与中间层形成导电区域二；

在所述的第一电极与第二电极两端施加电压，在电场驱动下使导电区域二中的离子和/或空位移动至导电区域一，与导电区域一之间形成导电通道；通过调整电压幅值，使该导电通道的电导G达到NG₀，其中N为自然数，G₀为量子化电导，即实现了导电区域一与导电区域二之间的量子点接触。

上述技术方案中：

所述的导电性材料包括导体材料、导电性能良好的半导体或者有机物中的一种材料或者两种以上的组合材料。所述的导体材料包括但不限于金属、金属氧化物或者金属氮化物，例如铁(Fe)、铬(Cr)、锰(Mn)、铝(Al)、铜(Cu)、锡(Sn)、钴(Co)、镍(Ni)、金(Au)、钼(Mo)、钯(Pd)、锆(Zr)、银(Ag)、锂(Li)、铌(Nb)、铂(Pt)、钛(Ti)、钽(Ta)、铟锡氧化物(ITO)、铝掺杂的氧化锌(AZO)、氮化钛(TiN)、氮化铝钛(TiaAlbNc)、氮化钽(TaN)、氮化钨(WN)等中的至少一种。