[发明专利]硅量子点光伏异质结制备方法

说明书

硅量子点光伏异质结制备方法，涉及光电技术领域，尤其是一种硅量子点薄膜的制备技术。本发明的方法采用射频磁控溅射高纯石墨，直流磁控溅射n型硅共溅射在衬底上，溅射后退火处理形成硅量子点光伏异质结薄膜。与现有制备技术相比，本发明采用的是低成本的磁控溅射法制备硅量子点薄膜，很好的降低了制备成本、绿色环保、且薄膜可控性强、均匀性好。通过选择合适的半导体衬底材料，即可制备成具有光伏特性的硅量子点异质结，在光电子领域具有很大的应用前景。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其是一种硅量子点薄膜的制备技术。

背景技术

具有直接带隙结构的GaN、CdSe等半导体材料因其发光效率较高，一直是研究的重点。但是有一些半导体量子点材料中的重金属的剧毒特性，会危害环境及人体健康，这使得研究者们需要进一步的探索无毒、绿色且性能优异的量子点材料。硅作为地壳中含量第二的元素，是一种环保，且低成本的窄禁带半导体材料。

硅的间接带隙特性使其在发光过程中电子和空穴不能直接复合，需要声子参与辅助。因此本征体硅材料发光效率并不高，限制了其在光电领域中的应用，这一直是之前的研究者们面临的挑战。直到1990年Canham等人制备出的多孔硅被发现有光致发光现象，从而提出了量子限域模型。材料尺寸变小到一定程度时，材料的带隙是增大的，相应的材料发光效率也有所提高。这一发现把硅量子点的研究推入热潮，为研究者们开辟了新的研究思路。

制备硅量子点的常用方法为化学法合成，对于光伏异质结的制备，需要制备的量子点薄膜具有致密性好、均匀性好、薄膜质量好、面积可控性高等特点。化学合成法制备的量子点薄膜均一性较差、不易大面积制备、且容易造成化学污染，通过磁控溅射法制备的硅量子点薄膜均匀性好、效率高、成本低、且环保，很方面用于光伏异质结的制备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅量子点光伏异质结的制备方法，通过使用磁控溅射法和退火处理，来有效的控制制备成本及周期，且制备的硅量子点异质结具有很好的光伏特性。

硅量子点光伏异质结的制备方法，其特征在于该方法采用射频磁控溅射高纯石墨，直流磁控溅射n型硅共溅射在衬底上，溅射后退火处理形成硅量子点光伏异质结薄膜。

所述的衬底，按体积比，过氧化氢：氨水：去离子水=1:1:3的混合溶液中进行清洗。

所述的退火处理，退火温度分别为600 ℃，退火时间为1 h。

本发明的技术整体技术路线创新，采用低成本、工艺简单的制备方法成功制备出了硅量子点光伏异质结。制备出来的硅量子点异质结，具有结特性，在光照下，具有明显的光伏效应。该法制备的硅量子点异质结，可以广泛地应用于光电器件领域。

与现有制备技术相比，本发明采用的是低成本的磁控溅射法制备硅量子点薄膜，很好的降低了制备成本、绿色环保、且薄膜可控性强、均匀性好。通过选择合适的半导体衬底材料，即可制备成具有光伏特性的硅量子点异质结，在光电子领域具有很大的应用前景。

附图说明

图1为实施例1硅量子点光伏异质结的结构示意图。

图2为量子点光伏异质结的制备流程图。

图3为实施例1硅量子点薄膜结构表征图。

图4为硅量子点异质结光电特性图。

图5为硅量子点异质结取对数后的光电特性图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：硅量子点光伏异质结的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，Si衬底在按体积比，过氧化氢：氨水：去离子水=1:1:3的混合溶液中，在80℃下浸泡30 min，然后用去离子水冲洗干净并且干燥；用模具遮盖其边缘处，防止材料之间相互扩散。