[发明专利]一种薄膜表面氧化铝量子点的电子辐照制备方法

说明书

本发明涉及一种薄膜表面氧化铝量子点的电子辐照制备方法。该方法包括基片的清洗；氧化铝非晶薄膜的制备；商用电子静电加速器对制备的非晶薄膜进行电子辐照；以及对辐照非晶薄膜进行退火处理等工艺步骤。通过上述步骤，在氧化铝非晶薄膜表面制备出氧化铝量子点，并通过控制电子辐照与退火处理参数可对量子点分布密度与几何结构特征参数进行调控。与现有技术对比，本发明是在氧化铝薄膜表面原位生长氧化铝量子点、不引入杂质、工艺简易；所得氧化铝薄膜为非晶态，因此本发明制备的氧化铝量子点圆形度较好、尺寸均匀、形态分布的单一性好。且采用商用电子静电加速器进行电子辐照，可实现大面积规模化制备及商业化应用。

技术领域

本发明属于量子点制备技术领域，具体涉及一种薄膜表面氧化铝量子点的电子辐照制备方法。

背景技术

氧化铝量子点是一种准零维纳米结构、封闭电子而形成的极小氧化铝颗粒，其半径小于或接近于块体材料，尺寸通常在1nm～100nm之间。由于氧化铝量子点的小尺寸结构，使准连续能带演变为分立能级结构，从而具有区别于块体材料的迥异性质，包括小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、电子限域效应和独特的表面效应等；因此，它表现出一系列新颖的物理性能与化学性能。目前，氧化铝量子点的制备方法主要包括模板法、沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法等。一方面，这些方法在不断的提高和革新；另一方面，也陆续有新的制备工艺被引入。其中，电子束辐照方法是一种极具潜力的量子点候选制备工艺。电子束辐照方法通过载能电子作用于被辐照材料的各个部分，制备的量子点分布均匀、几何结构参数易于调控。再者，电子束辐照不需要辅助生成剂，避免了杂质引入、生成物纯度高。此外，电子束辐照制备量子点是原位生长方法，其工艺流程简易、经济性好。

目前，利用电子束辐照方法制备其它金属氧化物量子点的技术已有研究报道，包括电子束辐照制备的氧化锌量子点、氧化钛量子点等。但是，这些工艺所采用的电子束辐照装置都是透射电子显微镜(简称透射电镜)，其主要缺点是制备量子点样品的尺寸较小，通常在纳米至微米量级，而且制备的量子点主要适用于科学研究，难以大规模商业化应用。同时，透射电镜的电子束流强度有限，制备效率低。尤其是，目前利用更适用于工业化生产的电子静电加速器的电子辐照制备量子点技术鲜有报道。进一步地，科学界与工程界中也没有采用基于电子静电加速器的电子辐照方法制备氧化铝量子点的技术与研究。鉴于此，经本发明课题组探索研究，欲能提供一种基于电子静电加速器的薄膜表面氧化铝量子点的电子辐照的制备方法，使具有新颖的物理性能与化学性能的氧化铝量子点更适用于工业化生产及商业化应用，这正是本发明的任务所在。

发明内容

本发明的目的正是针对现有技术中所存在的缺陷和不足，提供一种薄膜表面氧化铝量子点的电子辐照制备方法；该方法采用反应溅射工艺制备氧化铝非晶薄膜；再利用电子静电加速器辐照氧化铝非晶薄膜，最后对辐照薄膜退火处理；即在薄膜表面制备出氧化铝量子点。本发明制备方法是在氧化铝薄膜表面直接原位生长氧化铝量子点，不需引入杂质、且工艺简易；由于采用电子静电加速器进行电子辐照，因此可以实现大面积规模化的制备氧化铝量子点及商业化应用。

为实现上述目的，本发明采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。

本发明所述的一种薄膜表面氧化铝量子点的电子辐照制备方法，依次包括以下的工艺步骤：

(1)基片的清洗处理

首先将所用基片进行除杂、除油及去污清洗，然后用氮气吹干或烤箱烘干；随后将清洗干燥后的基片放入磁控溅射镀膜机中进行等离子体反溅清洗；

(2)氧化铝非晶薄膜制备

对步骤(1)进行等离子体反溅清洗后的基片，利用反应溅射工艺在该基片上沉积氧化铝非晶薄膜；

(3)氧化铝非晶薄膜的电子辐照处理