[发明专利]多层嵌埋结构GaSb量子点材料的液相外延制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有光致发光特性的多层结构锑化镓量子点材料的制备方法，具体涉及一种多层锑化镓量子点的液相外延制备方法，它广泛应用于太阳能器件，信息功能器件等方面。

背景技术

近年来人们一直寻求能更有效提高太阳能电池效率的材料体系，理论计算表明GaAs/GaSb量子点/GaAs复合结构的太阳能电池效率可达44.5%。因此GaSb量子点复合太阳能电池引起了人们极大的关注。GaSb量子点材料的制备目前国际上主要采用分子束外延(MBE)和低压-有机金属化学气相沉积(LP-MOCVD)以及液相外延技术等方法：

(1)分子束外延法生长GaSb量子点

分子束外延法生长GaSb量子点技术是利用量子点材料与衬底材料的晶格失配，利用分子束外延生长系统，使量子点材料以一定模式在衬底上生长而形成纳米尺寸的岛状结构。该方法是目前国际上生长量子点材料的主要方法，生长的量子点材料具有尺寸均匀，密度高的优点。但存在分子束外延设备昂贵，生长工艺复杂，材料生长成本高的缺点。因此采用该方法制备GaSb量子点太阳能电池材料成本会比较高，与目前科技界主流大力发展低成本太阳能电池材料的努力方向相矛盾的。有关用分子束外延法生长GaSb量子点材料的具体文献可参看：

[1]DiegoBenito Alén,Jorge M.García,and José M.Ripalda.“Optical investigation of type Ⅱ GaSb/GaAs self-assembled quantum dots”.Applied Physics letters91,263103,2007

[2]Chao Jiang,Hiroyuki Sakaki.“Controlling anisotropy of GaSb(As)/GaAs quantum dots by self-assembled molecular beam epitaxy”.Physica E32,17-20,2006.

(2)低压‐有机金属化学气相沉积法生长GaSb量子点

低压‐有机金属化学气相沉积法（LP-MOCVD）生长GaSb量子点技术所用的设备为有机金属化学气相沉积系统，利用三甲基锑(TMSb)为Sb源，三甲基镓（TMGa）为镓源，将载流气体通过有机金属反应源的容器，将反应源的饱和蒸汽带至反应腔中与其他反应气体混合，然后在被加热的基板上面发生化学反应促成GaSb量子点的生长。由于使用的原材料均是有毒的有机金属源，且易于侵入人体，所以使用该方法制备GaSb量子点需要非常注意操作者的健康防护工作。详细制备方法可参考文献：

[1]竹敏，宋航，蒋红，缪国庆，黎大兵，李志明，孙晓娟，陈一仁。“多层GaSb(QDs)/GaAs生长中量子点的聚集及发光特性”。发光学报，Vol.31,No.6,2010.

[2]L.Müller-Kirsch,R.Heitz,U.W.Pohl,D.Bimberg,I.H.Kirmse,and W.Neumann.“Temporal evolution of GaSb/GaAs quantum dot formation”.Applied Physics Letter79,1027,2001.

(3)液相外延技术法生长GaSb量子点

采用液相外延技术生长的GaSb量子点方面的研究目前也仅限于本课题小组，研究也仅限于单层GaSb量子点材料的生长[1-3]（已获授权专利：胡淑红，戴宁“锑化镓量子点的液相外延制备方法”。专利号：ZL 2011 1 0316126.6）。而有关多层结构的GaSb量子点液相外延方法的研究还未见相关报道。

[1]F.Qiu,Y.F.Lv,J.H.Guo,et al.,“Growth and Raman spectra of GaSb quantum dots in GaAs matrices by liquid phase epitaxy”,Chinese Optics Letters,vol.10,pp.S21603,2012.

[2]胡淑红，邱锋，吕英飞，“GaSb量子点液相外延生长研究”，红外与毫米波学报，vol.32(3),pp.204,2013.