[发明专利]原位无损剥离量子点的方法

说明书

本发明涉及一种原位无损剥离量子点的方法，包括以下步骤：将表面负载有量子点的衬底升温至量子点的临界脱附温度，其中，量子点为Ⅲ‑Ⅴ族量子点，衬底的材质为Ⅲ‑Ⅴ族化合物，所述量子点的键能低于衬底中化合物的键能；然后向量子点施加脉冲激光，使得量子点中的原子受激发后从所述衬底表面原位无损剥离。本发明的方法可有效避免目前主流剥离方法中存在的氧化，污染，材料破坏，耗时以及不经济等问题。

技术领域

本发明涉及量子点剥离技术领域，尤其涉及一种原位无损剥离量子点的方法。

背景技术

量子点的生长主要是基于分子束外延(MBE)技术。分子束外延技术的可控性对于量子点的发展具有极其重要的推动作用。在实验过程中剥离量子点是分子束外延技术可控措施的重要一步。

在分子束外延技术的初期，科学家常利用升高衬底温度从衬底表面进行热蒸发，以实现量子点的剥离，该方法可以实现大面积剥离，并且操作简单。但是值得注意的是高温剥离无法精确控制剥离区域，限制了该项技术的使用广度；同时温度的控制对高温剥离极为重要，温度的均匀性会影响量子点剥离的均匀性，最终影响材料表面量子点结构分布的均匀性，温度选择的合理性，直接导致材料损伤与否；此外剥离效率也是一个技术难题。这些难题都致使这项技术并不适合工业化生产制造。

随着时代的不断发展，多种材料剥离技术应运而生，其中可应用于量子点的剥离方法主要可以分为湿法剥离和干法剥离两大种类。

湿法剥离是使用化学方法有选择地从材料表面去除不需要部分的过程。其基本目的是在涂胶的材料表面正确复制掩膜图形。利用合适的化学试剂先将未被光刻胶覆盖的材料表面部分分解，转化成可溶的化合物，而有图形的光刻胶层在刻蚀中不受到化学试剂的显著腐蚀，从而达到剥离材料表面的目的。湿法剥离的好处在于可以借助化学试剂的选取、配比和温度的控制等来达到合适的剥离速率和良好的剥离选择比，并且设备简单。但是这种借助化学试剂和材料的化学反应达到剥离目的的技术，因为化学试剂的引入和非原位的操作，不可避免地造成对量子点的严重污染，极大地降低了量子点的性能。

干法剥离以等离子体剥离技术为代表，主要包括反应离子剥离(RIE)、电子回旋共振等离子体剥离(ECR)、感应耦合等离子体(ICP)等多种干法剥离方法。值得注意的是等离子体剥离是一种物理作用和化学作用共存的剥离工艺，兼有离子物理轰击溅蚀和化学反应腐蚀的优点，不仅分辨率高，而且剥离速度快。其剥离机理在于通过射频辉光放电，反应气体被击穿，产生等离子体。等离子体中包含正、负离子，长短寿命的游离基和自由电子，这些被加速的高能粒子可对剥离材料表面进行轰击从而溅蚀材料。同时，等离子体与材料表面会发生化学反应，生成可挥发的剥离产物，以达到剥离材料的目的。但是，考虑到材料的各向异性，在较低离子能量下，化学反应不仅向下而且向材料表面两侧刻蚀，对器件加工很不利；等离子轰击方向的涨落会严重降低剥离的选择比。

此外，以上常用的两种剥离技术都是非原位处理样品，给材料表面带来不利的影响，不仅操作繁杂，而且避免不了给材料带来氧化或者污染等问题，严重降低材料性能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种原位无损剥离量子点的方法，本发明的方法可有效避免目前主流剥离方法中存在的氧化，污染，材料破坏，耗时以及不经济等问题。

本发明提供了一种原位无损剥离量子点的方法，包括以下步骤：

将表面负载有量子点的衬底升温至量子点的临界脱附温度，其中，所述量子点为Ⅲ-Ⅴ族量子点，所述衬底的材质为Ⅲ-Ⅴ族化合物，所述量子点的键能低于衬底中化合物的键能；然后向量子点施加脉冲激光，使得量子点中的原子受激发后从所述衬底表面原位无损剥离。

进一步地，以上方法在分子束外延(MBE)系统中进行。

进一步地，分子束外延系统中充满Ⅴ族气体，Ⅴ族气体的气压为8.0×10^-6到8.0×10^-7Torr。