[发明专利]一种硅基锗量子点复合结构材料、其制备方法及应用

权利要求书

1.一种硅基锗量子点复合结构材料，其特征在于，所述复合结构材料包括多孔硅基底和生长在所述多孔硅基底上的锗量子点。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述复合结构材料的光电转化率较生长有锗量子点的平面硅基底材料提高10%以上。

3.一种如权利要求1或2所述的硅基锗量子点复合结构材料的制备方法，其特征在于，所述方法为将硅基底腐蚀得到多孔硅基底，然后在所述多孔硅基底上生长锗量子点。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）提供一硅基底，并对其清洗，得到一个清洁的硅基底；

（2）腐蚀清洁的硅基底，制备多孔硅基底；

（3）在所述多孔硅基底上沉积锗薄膜；

（4）将沉积有锗薄膜的多孔硅基底退火生长锗量子点。

5.如权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述腐蚀采用超声增强化学腐蚀法腐蚀硅基底，具体为将清洗后的硅基底置于腐蚀溶液中，开启超声，进行腐蚀；

优选地，所述腐蚀溶液为碱性溶液，优选氢氧化钠溶液；

优选地，以氢氧化钠计，所述腐蚀溶液的浓度为5～30wt%；

优选地，所述超声的功率为0～30W；

优选地，所述腐蚀的时间为10～120min。

6.如权利要求3～5之一所述的制备方法，其特征在于，沉积锗薄膜的方法选自CVD、MBE、PLD或射频磁控溅射法中的任意1种，优选射频磁控溅射法；

优选地，所述射频磁控溅射法的条件具体为：靶材为锗靶，溅射频功率在80～300W，Ar气流量在10～50sccm，沉积时间为60～1200s；

优选地，所述锗薄膜的厚度为1～15nm。

7.如权利要求2～6之一所述的制备方法，其特征在于，所述退火的温度为500～800℃，退火时间为10～30min；

优选地，所述退火在保护性气氛或真空氛围中进行，优选在真空氛围中进行，进一步优选在压力≤10^-2Pa的真空氛围中进行。

8.如权利要求2～7之一所述的制备方法，其特征在于，所述清洗硅基底的步骤为重复进行如下操作：依次分别用自来水超声清洗3～5min，去离子水超声清洗3～5min，乙醇和/或丙酮超声清洗5～10min；优选重复1～5次。

9.如权利要求2～8之一所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）提供一硅基底，依次分别用自来水超声清洗3～5min，去离子水超声清洗3～5min，乙醇和/或丙酮超声清洗5～10min，得到一个清洁的硅基底；

（2）将清洁的硅基底置于腐蚀溶液中，施加超声条件，进行腐蚀，得到多孔硅基底；

（3）采用射频磁控溅射法，以锗靶为靶材，在80～300W的射频功率、10～50sccm的Ar气体流量下，在所述多孔硅基底上沉积60～1200s，形成锗薄膜；

（4）将沉积有锗薄膜的多孔硅基底在500～800℃下，进行退火10～30min，生长锗量子点。

10.一种如权利要求1或2所述的硅基锗量子点复合结构材料的用途，其特征在于，所述复合结构材料用于制备太阳能电池、LED发光二极管、光电探测器、光电开关等光电器件中。