[发明专利]一种纳米线耦合量子点结构及其制备方法

摘要

本发明公开了一种纳米线耦合量子点结构及其制备方法。本发明采用在生长衬底上生长纳米线形成纳米线基板，然后生长量子点结构，再通过原位热蒸发处理从侧壁缩小横向尺度，得到再构量子点结构，最后原位生长修复层；本发明的量子点的纵向尺寸能够在初始外延生长中得到精确控制，而横向尺寸则能够在基于各向异性热蒸发的再构过程中得到有效控制；再构量子点的横向尺寸，通过各向异性热蒸发调控，能够突破纳米线横向尺寸的禁锢，甚至实现极端尺寸(<10nm)再构量子点；利用各向异性热蒸发处理再构量子点，工艺简单，成本低廉，扩展性强，可重复性高，能够实现批量化制备，推动三维强受限纳米线耦合量子点结构的高效制备。

主权项

1.一种纳米线耦合量子点结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)设计再构量子点结构的尺寸和材料；2)选择生长衬底，满足在其上垂直生长的纳米线能够实现纳米线顶端晶面的热稳定性大于纳米线侧壁的热稳定性；3)在生长衬底上生长垂直取向的纳米线，从而形成纳米线基板；4)根据需要，在纳米线的顶端生长单周期或多周期的量子点结构，量子点结构从下至上依次包括底势垒、量子点和顶势垒；在量子点结构的生长过程中，底势垒的生长温度不低于量子点材料的生长温度，量子点材料的生长温度等于顶势垒的生长温度，这样导致量子点结构中的顶势垒因生长温度较低，表面吸附原子扩散长度有限，在顶端和侧壁同时出现顶势垒的生长，致使量子点和底势垒完全被顶势垒包裹在内，多周期量子点结构中，后一周期的顶势垒将完全包裹已生长的量子点结构，单周期量子点结构中，量子点和底势垒完全被顶势垒包裹在内；5)量子点结构生长结束后，在相同的环境下，将生长了量子点结构的纳米线基板在固定温度下进行原位热蒸发处理，固定温度高于量子点结构的分解温度，由于各向异性热蒸发，热稳定性较差的量子点结构的侧壁开始分解，量子点结构的直径随着热蒸发的进行逐渐减小，量子点结构中的底势垒、量子点和顶势垒的直径均减小；6)通过控制热蒸发的时间从而控制量子点结构的直径，直至量子点结构的直径满足要求，停止热蒸发，实现对已形成的量子点结构的再度构造得到再构量子点结构；7)在相同的环境下，通过再生长方法，在热蒸发处理后的纳米线和再构量子点结构的上表面和侧壁，外延或沉积修复层，修复热蒸发过程中纳米线表面的损伤并恢复纳米线形貌，并进一步增强再构量子点结构的限制效应，从而得到具有强限制效应的小尺寸纳米线耦合量子点结构。