光学方法精确确定自组织量子点的位置的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料性质表征和工业应用领域，具体涉及用光学方法精确定位盖层之下的、位置随机的半导体外延自组织量子点的位置的方法。
【背景技术】
[0002]半导体自组织量子点是一种重要的量子材料，其荧光有量子性质，有望应用于量子通讯和量子信息等领域。但是这种材料最重要的问题是，量子点的生长是随机的，生长位置不可控，而且量子点位于盖层之下，无法通过形貌观察确定量子点的位置，一种精确快捷的量子点定位方法对这种材料的应用有十分重要的意义。
【发明内容】
[0003](一)要解决的技术问题
[0004]本发明的目的在于建立一种用光学方法方便、快捷、精确的定位外延生长的自组织量子点位置的方法，推动这种材料的应用前景。
[0005](二)技术方案
[0006]本发明提出一种光学方法确定自组织量子点的位置的方法，包括如下步骤:在需要确定自组织量子点位置的样品区域制作金圆盘阵列;使金圆盘阵列的反射信号和量子点光致荧光信号共同成像;根据所述共同成像确定量子点相对金圆盘的位置。
[0007]根据本发明的【具体实施方式】，用电子束光刻的方法在所述自组织外延量子点样品上形成金圆盘阵列。
[0008]根据本发明的【具体实施方式】，利用共聚焦显微镜，用激光光源进行微区光谱测量。
[0009]根据本发明的【具体实施方式】，所述光谱测量的空间分辨率为I微米。
[0010]根据本发明的【具体实施方式】，使用光电二极管探测所述金圆盘阵列的反射信号。
[0011]根据本发明的【具体实施方式】，使用雪崩二极管探测量子点光致荧光信号。
[0012]根据本发明的【具体实施方式】，还包括分析所述反射信号的图像和所述荧光信号的图像，对所自组织量子点相对于所述金圆盘阵列的位置坐标进行修正。
[0013](三)有益效果
[0014]本发明能够实现自组织量子点的精确定位，定位精度达到25nm左右，能够满足绝大部分实际应用的需求;本发明提出的方法方便快捷，可以实现自动化控制和程序化数据处理，能够实现批量化的量子点定位。
【附图说明】
[0015]图1的(a)和(b)是本发明的金属圆盘阵列坐标系统的示意图；图1的(C)图是本发明的实施例的金圆盘阵列微区反射信号的扫描图像，图1的(d)图是对单个亮斑用二元高斯函数拟合得到的结果；
[0016]图2是扫描系统可能存在的几种误差的示意图；
[0017]图3是共聚焦激光扫描系统的示意图，其中激光系统波长取决于自组织量子点的荧光峰位置，激光光子能量要高于荧光光子能量，振镜结合两个透镜实现共聚焦扫描，物镜用来将准平行激光汇聚至微米量级。信号被物镜和振镜系统收集，经过分束镜一束经过滤光片系统滤掉激光，荧光被雪崩二极管探测，一束进入光电二极管，探测反射激光信号。雪崩二极管和光电二极管配合振镜扫描样品某一区域记录数据，得到荧光和反射信号的二维强度图像；
[0018]图4示出了用一个金圆盘表示量子点估计系统误差的结果；
[0019]图5是本发明的一个实施例确定量子点的结果示意图。
【具体实施方式】
[0020]自组织量子点存在光致焚光信号，可以用远场共聚焦微区焚光系统表征。远场光学方法虽然方便快捷，但是受到衍射极限的影响，光斑最小只能汇聚到波长量级，对可见光即微米量级的尺寸。量子点的横向尺寸一般在100纳米以下，这样利用共聚焦扫描显微镜扫描成像得到的光斑应该是量子点形状和光斑形状的卷积结果，可以近似为一个高斯光斑，能够用二元高斯函数精确拟合，对光斑中心的拟合精度可以远远高于光斑尺寸，达到几十纳米的量级。同样的原理，如果存在反射率和衬底差别较大的纳米结构，其反射信号也应能够被测量到，并且实现精确拟合。因而这种基于共聚焦扫描显微镜的远场光学方法可能完成量子点空间位置的成像和坐标系统的成像。
[0021]量子点定位的做法是，对于面密度足够低的量子点样品，远场光学方法可以分辨单个量子点。利用电子束光刻的方法在样品表面形成金的圆盘，金和一般半导体相比在可见光波段的反射率差别很大，可以通过反射信号成像。
[0022]用共聚焦扫描显微镜扫描样品某个区域，同时记录反射信号和荧光信号；用二元高斯函数拟合扫描得到的图像中亮点，确定量子点和金圆盘的中心；利用坐标系统修复可能存在的形变、扭曲等误差，得到量子点相对金圆盘的精确位置。
[0023]本发明提出的一种光学方法确定自组织量子点的位置的方法，首先在需要确定自组织量子点位置的样品区域制作金圆盘阵列，然后使金圆盘阵列的反射信号和量子点光致荧光信号共同成像，再根据所述共同成像确定量子点相对金圆盘的位置。
[0024]可以使用电子束光刻的方法在所述自组织外延量子点样品上形成金圆盘阵列。使金圆盘阵列的反射信号和量子点光致荧光信号共同成像时，利用共聚焦显微镜，用激光光源进行微区光谱测量。光谱测量的空间分辨率为I微米左右。
[0025]可使用光电二极管探测所述金圆盘阵列的反射信号，使用雪崩二极管探测量子点光致焚光信号。
[0026]最后，对于得到的所述反射信号的图像和所述荧光信号的图像，可对所自组织量子点相对于所述金圆盘阵列的位置坐标进行修正。可以用坐标系中的某一个金圆盘模拟量子点，其他金圆盘依然用作坐标来评估本发明的定位精准度。
[0027]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
[0028]图1的(a)和(b)是两种金属圆盘阵列坐标系统的实施例的示