专利名称：量子点生长控制方法及控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及量子点材料制备领域，尤其涉及一种量子点生长控制方法及控制设备。
背景技术：
将电子局限在纳米尺度的结构中，形成三个维度的尺寸都在100nm以下的结构，外观 恰似一极小的点状物，称为量子点。在这些结构中，由于电子的空间域接近德布罗依波长， 其物质波特性急剧改变，电学和光学性质与块状材料有质的差别。量子点在非线性光学、磁 介质、生物、医药及功能材料等方面具有极为广阔的应用前景。
量子点材料应用前景十分广泛，可以应用在大规模集成电路、电子元器件、平板显示 器、信息记录与存储、MEMS、传感器、太阳能电池等产品中。
现有制备量子点材料时，是采用平面刻蚀制备量子点材料(电子束、离子束和光刻技 术)，应变自组织生长量子点技术和其它化学与物理方法制备技术，但由于量子点生长具有 随机性和体积过小的特点，因此，现有技术均无法准确控制量子点在衬底材料生长时的定 位，这样现有的工艺只能控制在较大面积的衬底上生长量子点，而无法对量子点生长的具 体位置进行定位控制，这样制备后得到的量子点材料从性能、应用等方面均无法满足一些 特定应用的要求。
发明内容
基于上述现有技术所存在的问题，本发明实施例的目的是提供一种量子点生长控制方 法及控制设备，可以对衬底上生长的量子点进行控制，实现量子点的定位生长，得到可满 足特定应用要求的量子点材料。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的 本发明实施方式提供一种量子点生长控制方法，包括
将用于生长量子点的衬底设置在溶解有量子点材料的溶液中，在所述衬底上方的同一 水平面内设置至少两列相交的超声波形成超声波驻波，使超声波驻波形成的节点柱指向所 述衬底；使溶液中的量子点材料经超声波驻波形成的节点柱向衬底上沉降生长量子点； 调整超声波在溶液中的频率或波长来调节量子点在所述衬底上的生长位置。 所述生长位置包括量子点之间的行距、列距及密度。 所述方法还包括
通过控制沉降时间、衬底温度、溶液的酸度、粘度、温度来控制衬底上形成量子点的 大小。
所述方法还包括
通过控制形成超声波驻波的超声波的列数和超声波相交的夹角来调节衬底上生长量子点的 底面形状。
所述方法进一步包括采用两列超声波并使两列超声波呈90度角相交形成超声波驻 波，在该超声波驻波形成的节点柱的作用下，在衬底上生长底面为矩形的量子点；
采用三列超声波并使三列超声波之间均呈60度角相交形成超声波驻波，在该超声波驻 波形成的节点柱的作用下，在衬底上生长底面为六角形的量子点。
所述方法进一步包括采用多列超声波并使多列相交形成超声波驻波，在该超声波驻 波形成的节点柱的作用下，在衬底上生长底面为多边形的量子点。
所述超声波的频率范围为105 10121^。
本发明实施例还提供一种量子点生长控制设备，包括
容器、微调控制装置和至少两个超声波发生器；
容器内底部设有定位衬底的定位槽，各超声波发生器的超声波输出端分设在容器的侧 壁，与超声波输出端相对的容器侧壁上均设有反射板，各超声波输出端处于同一水平面 内，输出的超声波在水平方向上相交；微调控制装置分别与反射板和衬底定位槽连接，以 调节反射板和衬底的位置。
所述超声波发生器输出的超声波的频率范围为105 1012Hz 。
所述超声波发生器上接有换能器作为超声波输出端，所述换能器由压电单晶晶振材料 制备而成。
由上述本发明实施方式提供的技术方案可以看出，本发明实施方式通过在量子点材料 溶液中设置准备生长量子点的衬底，利用衬底上方设置的超声波驻波形成的节点柱，指向 准备生长量子点的衬底，使沉降的量子点材料在节点柱的作用下，在衬底上生长量子点， 调整超声波的频率或波长，即可实现控制衬底上生长量子点的位置。该控制方法具有操作 简单、实现了量子点的定位可控生长，具有定位准确、设备廉价等特点，可以制备出在指 定位置生长有量子点的材料，通过控制超声波的波长与频率，可以控制量子点的密度在1(T 10"个/m2，量子点距离可控在1 0. 0005ram，量子点大小可控在10 50nm，量子点的底 面形状可控成线、矩形量子点、多边形量子点等，大大拓宽了量子点材料的应用空间。
图l为本发明实施例的正交驻波场控制设备的结构俯视图； 图2为图1的控制设备的侧视截面示意图。
具体实施例方式
本发明实施方式提供一种量子点生长控制方法，该方法具体包括将用于生长量子点 的衬底设置在溶解有量子点材料的溶液中，在衬底上方的同一水平面内设置至少两列相交 的超声波形成超声波驻波，使超声波驻波形成的节点柱指向所述衬底；使溶液中的量子点 材料经超声波驻波形成的节点柱向衬底上沉降生长量子点；通过调整超声波在溶液中的频 率或波长来调节量子点在所述衬底上的生长位置。该控制方法具有操作简单、定位准确、 可以人为组装、量子点分布均匀、设备廉价等特点，可达到使量子点在基底上的生长位置 及形状可控的效果，可以制备出在指定位置生长有量子点的材料，大大拓宽了量子点材料 的应用空间。
为便于理解，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。 实施例一
本实施例提供一种量子点生长控制方法，包括
将用于生长量子点的衬底设置在溶解有量子点材料的溶液中，在所述衬底上方的同一 水平面内设置至少两列相交的超声波形成超声波驻波，使超声波驻波形成的节点柱指向所 述衬底；
使溶液中的量子点材料经超声波驻波形成的节点柱向衬底上沉降生长量子点；
调整超声波在溶液中的频率或波长(即调节形成的各节点柱之间的间距)来调节量子 点在所述衬底上的生长位置(包括量子点之间的行距、列距及密度)。其中，超声波的频 率范围可调范围在105 1012^。
上述控制方法中，还可以通过控制沉降时间、衬底温度、溶液的酸度、粘度、温度来 控制衬底上形成量子点的大小。
上述控制方法中，也可以通过控制形成超声波驻波的超声波的列数和超声波相交的夹 角来调节衬底上生长量子点的底面形状。如准备在衬底上生长底面为矩形的量子点，可采用两列超声波并使两列超声波呈90度 角相交形成超声波驻波，在该超声波驻波形成的节点柱的作用下，即可在衬底上生长出底 面矩形的量子点；
如准备在衬底上生长底面为六角形的量子点，可采用三列超声波并使三列超声波之间 均呈60度角相交形成超声波驻波，在该超声波驻波形成的节点柱的作用下，即在衬底上生 长底面为六角形的量子点。
若准备在衬底上生长底面为多边形的量子点，可采用多列超声波并使多列相交形成超 声波驻波，多列超声波之间的夹角可根据需要调整，可视多边形量子点的形状而定，在该 超声波驻波形成的节点柱的作用下，即在衬底上生长底面为多边形的量子点。
可以知道，根据准备生长出的量子点底面的形状，可采用不同列数的超声波并相交形 成超声波驻波，利用该超声波驻波形成的节点柱的作用，即可在衬底上生长出底面形状符 合要求的量子点。
上述控制方法中，调整超声波驻波相交的节点面到一点形成节点柱，应用反应合成沉 降法使生成大分子颗粒沿节点柱沉淀在衬底上生长成量子点，在沉降过程中，控制沉降时 间和衬底温度、溶液的酸度、粘度、温度等控制基底上形成量子点的大小，控制超声波在 溶液中的频率或波长来调节量子点的位置、行距和列距及密度，控制超声波驻波的列数和 各列超声波之间的夹角来调节量子点的底面形状，如线形、矩形及多边形等。
如图l、 2所示，本实施例中还提供一种利用上述控制方法的量子点生长控制设备，该 设备具体包括
容器l、微调控制装置和至少两个超声波发生器2、 3;
容器1内底部设有定位衬底7的定位槽，两个超声波发生器2、 3的超声波输出端21、 31 分设在容器l的两个侧壁，与超声波输出端21、 31相对的容器1侧壁上均设有反射板22、 32，两个超声波输出端21、 31处于同一水平面内，输出的两路超声波在水平方向上相交 (一般为垂直相交)；微调控制装置分别与反射板和衬底定位槽连接，用以微调反射板 22、 32和衬底7的位置。实际中，微调控制装置包括反射板微调控制装置5和衬底微调控制 装置51，其中，反射板微调控制装置5与反射板22、 32连接，用于微调反射板22、 32的位置 来形成驻波场；而衬底微调控制装置51与安装衬底7的定位槽连接，用来调节定位槽中衬底 7的位置。
两个超声波发生器输出的超声波的频率范围均为105 10"Hz;每个超声波发生器上均 接有换能器作为超声波输出端，换能器采用压电单晶晶振材料制备而成。
下面以衬底采用硅片，量子点材料采用硫化镉为例，对利用上述控制设备采用上述控
7制方法定位生成量子点的过程对本发明作进一步说明。
如图l、 2所示，选择硅片为衬底材料，硫化镉为量子点材料，第一、第二超声波发生 器的频率为107——8Hz左右，换能器为压电单晶晶振材料(铌酸锂单晶)，在容器中放置正交 两波的两台超声波发生器，调整反射板与换能器的距离使其间产生驻波场，在容器内的驻 波场中产生竖直均匀的节点柱，含硫化镉量子点材料的溶液在驻波场中合成沉淀时，合成 材料颗粒集中在节点柱沉淀，在底面沉淀在水平放置的衬底上，形成均匀的量子点，调整 超声波发生器输出的超声波频率可改变量子点间的距离和量子点的大小。对水平正交的两 台超声波发生器形成的驻波系统可制备矩形底面的量子点，若采用对三台水平放置夹角为 60度的超声波发生器形成的驻波系统可制备六角形底面的量子点。
量子点的大小和超声频率、沉淀时间相关，量子点在衬底的附着力与生长条件有关 (只要仿照沉淀法制备薄膜的条件即可)。量子点的形状通过驻波场的夹角来控制。
综上所述，本发明实施例中，通过利用超声波发生器组成超声波驻波系统，通过超声 波驻波系统和沉降时间来控制量子点的生长，具有操作简单、定位准确、稳定性好、成本 低，便于批量生产的特点，且利用该控制方法可以人为组装量子点及均匀分布控制量子 点，可以制备出在指定位置生长量子点的材料，大大拓宽了量子点材料的应用空间。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都 应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为 准。
权利要求
1、一种量子点生长控制方法，其特征在于，包括将用于生长量子点的衬底设置在溶解有量子点材料的溶液中，在所述衬底上方的同一水平面内设置至少两列相交的超声波形成超声波驻波，使超声波驻波形成的节点柱指向所述衬底；使溶液中的量子点材料经超声波驻波形成的节点柱向衬底上沉降生长量子点；调整超声波在溶液中的频率或波长来调节量子点在所述衬底上的生长位置。
2、 根据权利要求l所述的量子点生长控制方法，其特征在于，所述生长位置包括量 子点之间的行距、列距及密度。
3、 根据权利要求l所述的量子点生长控制方法，其特征在于，所述方法还包括-通过控制沉降时间、衬底温度、溶液的酸度、粘度、温度来控制衬底上形成量子点的大小。
4、 根据权利要求l所述的量子点生长控制方法，其特征在于，所述方法还包括 通过控制形成超声波驻波的超声波的列数和超声波相交的夹角来调节衬底上生长量子点的 底面形状。
5、 根据权利要求4所述的量子点生长控制方法，其特征在于，所述方法进一步包括 采用两列超声波并使两列超声波呈90度角相交形成超声波驻波，在该超声波驻波形成的节 点柱的作用下，在衬底上生长底面为矩形的量子点；采用三列超声波并使三列超声波之间均呈60度角相交形成超声波驻波，在该超声波驻 波形成的节点柱的作用下，在衬底上生长底面为六角形的量子点。
6、 根据权利要求4所述的量子点生长控制方法，其特征在于，所述方法进一步包括 采用多列超声波并使多列相交形成超声波驻波，在该超声波驻波形成的节点柱的作用下， 在衬底上生长底面为多边形的量子点。
7、 根据权利要求1一8任一项所述的量子点生长控制方法，其特征在于，所述超声波的 频率范围为105 1012&。
8、 一种量子点生长控制设备，其特征在于，包括 容器、微调控制装置和至少两个超声波发生器；容器内底部设有定位衬底的定位槽，各超声波发生器的超声波输出端分设在容器的侧 壁，与超声波输出端相对的容器侧壁上均设有反射板，各超声波输出端处于同一水平面 内，输出的超声波在水平方向上相交；微调控制装置分别与反射板和衬底定位槽连接，以调节反射板和衬底的位置。
9、 根据权利要求8所述的量子点生长控制设备，其特征在于，所述超声波发生器输出 的超声波的频率范围为105 1012&。
10、 根据权利要求8所述的量子点生长控制设备，其特征在于，所述超声波发生器上接 有换能器作为超声波输出端，所述换能器由压电单晶晶振材料制备而成。
全文摘要
本发明实施例提供一种量子点生长控制方法及控制设备。属于量子点材料制备领域。该控制方法包括将用于生长量子点的衬底设置在溶解有量子点材料的溶液中，在所述衬底上方的同一水平面内设置至少两列相交的超声波形成超声波驻波，使超声波驻波形成的节点柱指向所述衬底；使溶液中的量子点材料经超声波驻波形成的节点柱向衬底上沉降生长量子点；调整超声波在溶液中的频率或波长来调节量子点在所述衬底上的生长位置。该控制方法具有操作简单、实现了量子点的定位可控生长，具有定位准确、设备廉价等特点，可以制备出在指定位置生长有量子点的材料，通过控制超声波的波长与频率，可控制衬底上生长的量子点的位置。
文档编号B82B3/00GK101565164SQ20091008595
公开日2009年10月28日 申请日期2009年5月31日 优先权日2009年5月31日
发明者李东临, 武光明, 怡 王, 王芳平, 昶 赵, 邢光建 申请人:北京石油化工学院