[发明专利]一种实现纳米硅量子点可控掺杂的方法

权利要求书

1.一种实现纳米硅量子点可控掺杂的方法，包括以下步骤：

第一步、制备掺杂非晶硅单层膜——将衬底材料放置在射频等离子体增强化学气相沉积设备反应腔内的接地金属板上，生长气源采用硅烷(SiH₄)与磷烷(PH₃)或硼烷(B₂H₆)的混合气体，启动射频开关，在衬底材料上淀积1-10nm厚的掺杂非晶硅单层膜，完成后关闭射频开关；硅烷与磷烷或硼烷混合气体的体积混合比为5∶1-10；

第二步、制备掺杂纳米硅量子点单层膜——采用激光器发出的高能量激光束辐照第一步中衬底材料上淀积的掺杂非晶硅单层膜，引起掺杂非晶硅单层膜中原子结构的重组，产生由非晶态到晶态的相变，并同时实现对纳米硅量子点的掺杂，获得含掺杂纳米硅量子点的单层膜；激光辐照能量密度控制在100～400mJ/cm²。

2.一种实现纳米硅量子点可控掺杂的方法，包括以下步骤：

第一步、制备限制层——将衬底材料放置在射频等离子体增强化学气相沉积设备反应腔内的接地金属板上，气源采用硅烷(SiH₄)与氨气(NH₃)的混合气体，启动射频开关，在衬底材料上淀积10-100nm厚的氢化非晶氮化硅(a-SiNx:H)薄膜，完成后关闭射频开关；

第二步、制备掺杂非晶硅单层膜——生长气源换为硅烷(SiH₄)与磷烷(PH₃)或硼烷(B₂H₆)的混合气体，启动射频开关，在第一步中淀积的a-SiNx:H薄膜上，淀积1-10nm厚的掺杂非晶硅单层膜，完成后关闭射频开关；硅烷与磷烷或硼烷混合气体的体积混合比为5∶1-10；

第三步、制备掺杂非晶硅多层膜——第一步和第二步的完成为一个周期，重复上述第一步和第二步的过程，直至在衬底材料上淀积出所需周期数的掺杂非晶硅多层膜；

第四步、制备掺杂纳米硅量子点多层膜——采用激光器发出的激光束辐照第三步所淀积出的掺杂非晶硅多层膜，引起掺杂非晶硅层中原子结构的重组，产生由非晶态到晶态的相变，并同时实现对纳米硅量子点的掺杂，获得含掺杂纳米硅量子点的多层膜；激光辐照能量密度控制在100～400mJ/cm²。

3.根据权利要求2所述实现纳米硅量子点可控掺杂的方法，其特征在于：所述第三步多层膜生长完成后，再参照上述第一步，在多层膜的顶部生长一层氢化非晶氮化硅(a-SiNx:H)薄膜作为保护层。

4.根据权利要求3所述实现纳米硅量子点可控掺杂的方法，其特征在于：所述制备掺杂纳米硅量子点步骤中，衬底材料预先逐渐加热至200℃-250℃。

5.根据权利要求4所述实现纳米硅量子点可控掺杂的方法，其特征在于：所述衬底材料采用单晶硅片、石英或者光学玻璃。

6.根据权利要求5所述实现纳米硅量子点可控掺杂的方法，其特征在于：所述激光器采用波长为514.5nm的Ar⁺激光器或波长为248nm的KrF准分子脉冲激光器。