[发明专利]锗量子点掺杂纳米二氧化钛复合薄膜的制备方法

摘要

本发明涉及一种离子束溅射制备锗量子点掺杂的纳米二氧化钛复合薄膜的制备方法。该方法过程包括：将基片和靶材清洗，置入溅射室内，在真空和氩气的保护条件下，预溅射清洗；以一定的引出电流、电压的氩离子束对二氧化钛和锗靶材进行交替溅射，在基片上沉积二氧化钛薄膜和锗薄膜，得到以二氧化钛薄膜为覆盖层的锗掺杂纳米二氧化钛复合薄膜；经退火后，得到锗量子点掺杂的纳米二氧化钛复合薄膜。本发明的优点在于，方法简单条件温和，过程中能自由调节锗量子点的含量、尺度、形态及分布，并且克服了溶液法制备量子点时易团聚的缺点，从而调节了掺杂的二氧化钛薄膜的光吸收特性。

主权项

一种锗量子点掺杂纳米二氧化钛复合薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)基片、靶材的清洗：首先用丙酮对石英基片或硅基片清洗10～15min，再用无水乙醇进行超声清洗10～15min，最后用去离子水反复清洗，晾干备用；用无水乙醇对纯度为99.99％以上的二氧化钛靶材和99.99％以上锗靶材表面擦拭干净，备用；2)将经步骤1)清洗干净的基片和靶材分别置入离子束溅射室内的基盘和靶位上，抽真空使其本底真空度达到2.0×10‑4Pa～9.4×10‑4Pa，接着向溅射室内通入纯度为99.99％以上的工作气体‑氩气，使溅射室内压强为2.0×10‑2Pa～2.5×10‑2Pa，调整溅射室温度为20℃～200℃；3)采用引出电流为45mA，引出电压为1.6kV的氩离子束分别对靶材和基片各进行5‑10min的预溅射清洗；4)薄膜制备：首先以引出电流为10mA～40mA，引出电压为0.5kV～3kV的氩离子束对二氧化钛靶材进行轰击10～30min，使其在基片上溅射沉积一层TiO2薄膜，然后在相同的引出电流、电压的条件下对锗靶材轰击1～25min，在已溅射二氧化钛薄膜的基片上溅射沉积形成一层Ge薄膜，这样通过转动二氧化钛靶材和锗靶材的位置在基片上交替溅射沉积TiO2、Ge薄膜，直至使薄膜总厚度达到50～1000nm，最后以溅射一层TiO2薄膜作为覆盖层结束，在基片上得到锗掺杂纳米二氧化钛复合薄膜；5)将步骤4)制备的锗掺杂纳米二氧化钛复合薄膜进行退火，所述的退火条件：以升温速率为2～40℃/min，升温至400～700℃，保温时间为0.5～2h，然后随炉温冷却至室温，在基片上得到锗量子点掺杂的纳米二氧化钛复合薄膜。