[发明专利]一种以高压氢钝化提高光增益的硅纳米晶的制备方法

权利要求书

1.一种以高压氢钝化提高光增益的硅纳米晶的制备方法，其特征在于，首先制备平整均匀的硅纳米晶薄膜，再利用预加热的高压反应釜在密封条件下通入高纯氢气并维持若干天进行硅纳米晶的钝化处理；其具体操作流程为：

（1）选取两面抛光的石英基片作为衬底，清洗去除衬底表面杂质；

（2）在衬底上旋涂硅纳米晶前驱体材料HSQ光刻胶薄膜；

（3）将HSQ光刻胶薄膜置于恒温加热炉中烘烤固化；

（4）将带有光栅的HSQ光刻胶薄膜基片置于经过清洗的石英基板上，然后将其放入石英退火炉中，通入H2和N2混合气体；

（5）将石英退火炉由室温升温至1000~1150℃，升温时间为40~60min，在此温度下保持50~90min；

（6）取出经退火处理的样品；

（7）置于恒温高压反应釜内，均匀受力旋转螺母密封高压反应釜；

（8）打开机械泵抽取高压反应釜内空气；

（9）打开通气阀充入高纯氢气到5~15bar；

（10）打开高压反应釜加热装置，设置加热温度为100~300℃，升温时间为1~3h；

（11）维持样品在高压反应釜中持续钝化24~240h；

（12）关闭加热装置待冷却，打开放气阀，打开高压反应釜取出纳米晶体硅。

2.根据权利要求1所述的以高压氢钝化提高光增益的硅纳米晶的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的石英基片衬底的体积为10×10×0.1mm3~20×20×0.2mm3。

3.根据权利要求1所述的以高压氢钝化提高光增益的硅纳米晶的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的旋涂分为两个阶段，第一阶段转速为300rpm~800rpm，持续时间为5s~15s，第二阶段转速为2000rpm~5000rpm，持续时间为4s~60s；所述的HSQ光刻胶薄膜为50~100微升。

4.根据权利要求1所述的以高压氢钝化提高光增益的硅纳米晶的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的恒温加热炉中烘烤固化的温度为140~156℃，时间为30~120min。

5.根据权利要求1所述的以高压氢钝化提高光增益的硅纳米晶的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述的石英基板置于退火炉恒温区中央，使样品受热更均匀；所述的混合气体体积比为H2:N2=5%:95%。

6.一种如权利要求1所述制备方法得到的硅纳米晶，其特征在于所述的纳米硅晶利用HSQ光刻胶热退火制成，并以高压氢钝化的方法进一步提高其光增益。