[发明专利]一种锗量子点的生长方法、锗量子点复合材料及其应用

权利要求书

1.一种锗量子点的生长方法，其特征在于，所述方法为在石墨烯层上生长锗量子点。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）提供一基底，清洗除去基底上的污染物；

（2）在步骤（1）所述基底上形成石墨烯层；

（3）在步骤（2）所述石墨烯层上形成锗薄膜；

（4）将步骤（3）得到的依次形成有石墨烯层和锗薄膜的基底进行退火，生长锗量子点。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述基底选自晶态基底、玻璃态基底或金属箔片中的任意1种，所述晶态基底优选自Si、GaN或Al₂O₃中的任意1种；所述玻璃态基底优选自普通玻璃、石英玻璃或钢化玻璃中的任意1种；所述金属箔片优选自铜箔、镍箔或镍铜合金金属箔中的任意1种；

优选地，步骤（1）所述基底为硅片；

优选地，当步骤（1）所述基底为硅片时，清洗的步骤为重复进行：自来水超声清洗3～5min，去离子水超声清洗3～5min，乙醇和/或丙酮中超声清洗5～10min。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述在步骤（1）所述基底上形成石墨烯层的方式为：直接在步骤（1）所述基底上生长石墨烯层；

优选地，所述生长石墨烯层的方法为化学气相沉积法；

优选地，所述石墨烯层的厚度小于30nm。

5.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述在步骤（1）所述基底上形成石墨烯层的方式为：将已有的石墨烯层转移至步骤（1）所述基底上；

优选地，所述转移已有石墨烯层的方法为聚甲基丙烯酸甲酯转移法、热释放胶带转移法或聚二甲基硅氧烷转移法中的任意1种，优选聚甲基丙烯酸甲酯转移法；

优选地，所述石墨烯层的厚度小于30nm。

6.如权利要求2～5之一所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述锗薄膜的形成方法选自CVD、MBE、PLD或射频磁控溅射法中的任意1种，优选射频磁控溅射法；

优选地，所述射频磁控溅射法的条件具体为：靶材为锗靶，溅射频功率在80～300W，Ar气流量在10～50sccm，沉积时间为60～1200s；

优选地，所述锗薄膜的厚度为1～15nm。

7.如权利要求2～6之一所述的方法，其特征在于，步骤（4）所述退火的温度为500～800℃，退火时间为1～20min；

优选地，所述退火在保护性气氛或真空氛围中进行，优选在真空氛围中进行，进一步优选在压力≤10^-2Pa的真空氛围中进行。

8.如权利要求1～7之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）提供一基底，依次分别用自来水、去离子水以及乙醇和/或丙酮的混合物进行超声清洗，并重复超声清洗步骤1～5次，除去基底上的污染物；

（2）通过化学气相沉积法在步骤（1）所述基底上生长石墨烯层，或者通过聚甲基丙烯酸甲酯转移法将已有的石墨烯层转移至步骤（1）所述基底上；

（3）采用射频磁控溅射法，以锗靶为靶材，在80～300W的射频功率、10～50sccm的Ar气体流量下，在步骤（2）所述石墨烯层上沉积60～1200s，形成锗薄膜；

（4）将步骤（3）得到的依次形成有石墨烯层和锗薄膜的基底在500～800℃下，进行退火1～20min，生长锗量子点。

9.一种采用如权利要求1～8所述的锗量子点的生长方法制备得到的锗量子点复合材料，其特征在于，所述锗量子点复合材料为石墨烯-锗量子点复合材料；

优选地，所述石墨烯-锗量子点复合材料的禁带宽度E_g在0.66～3.25eV之间变化。

10.一种如权利要求9所述的石墨烯-锗量子点复合材料的用途，其特征在于，所述复合材料用于制备太阳能电池、LED发光二极管、光电探测器等光电器件中。