[0113] 关于量子计算，根据本发明，量子点可以用于光学计算机，使得可以利用光取代电 子，来存储和传输信息。光学计算机可以以与电子计算机使用晶体管（电子开关器件）相 似的方式使用量子点作为存储器芯片和逻辑门的基本构件。
[0114] 在量子计算机中，比特（二进制数）的存储不是通过晶体管，而是通过原子、离子、 电子、或光子间的彼此联系（即，"纠缠"）来存储，以量子比特（qubit)来表示。这些量子 级的"开关"可以同时存储多个值并同步处理多种不同的问题。单独的原子等很难以这样 的方式来控制，可是量子点很容易做到。
[0115] 关于生物和化学应用，根据本发明，可以将量子点设计成使得量子点积聚在身体 的特定部分，然后释放量子点中的抗癌药物。与传统的药物相比，量子点的优点在于可以更 加精确地瞄准诸如肝脏的单个器官，从而减小漫无目的的、传统的化学疗法引起的副作用。
[0116] 另外，根据本发明，量子点还可以在生物学研究中用作有机染料。例如，量子点可 以用作纳米级灯泡，以照亮需要在显微镜下研究的特定细胞并使特定细胞变色。量子点可 以作为传感器用于测试生化战剂，例如炭疽热。不像只能显示有限范围的颜色且衰减相对 快速的有机染料，量子点染料非常亮，可以产生任何一种颜色的可见光，且寿命更长。
[0117] 最后，根据本发明的实施方式，本领域普通技术人员能够想到许多类型和性质的 量子点及其生长方法。
[0118] 例如，尽管本发明描述的实施方式使用镓作为周期表第三族材料，但是根据本发 明，本领域普通技术人员能够认识到可以使用其他周期表第三族材料，例如铝、铟、或铊。同 样地，尽管本发明描述的实施方式使用砷作为周期表第五族材料，但是根据本发明，本领域 普通技术人员能够认识到可以使用其他周期表第五族材料，例如氮、磷、锑、或铋。
[0119] 同样地，尽管本发明描述的实施方式使用砷化镓作为周期表第三族-第五族材 料，但是根据本发明，本领域普通技术人员能够认识到可以使用其他周期表第三族-第五 族材料、或其各种组合，例如锑化镓或砷化铝镓。
[0120] 此外，尽管本发明描述的实施方式使用碳作为周期表第二族材料或周期表第四族 材料，但是根据本发明，本领域普通技术人员能够认识到可以使用其他周期表第二族材料 或周期表第四族材料，例如锌、镉、汞、或謌。
[0121] 作为另一个示例，上述的量子点具有环形形状。根据本发明，本领域普通技术人员 能够认识到量子点还可以具有其他形状，例如双环形和半球形。此外，本发明在生长量子点 的方法中描述了各种温度，例如200 °C、400 °C、450 °C、和500 °C，但是根据本发明，本领域普 通技术人员能够认识到这些温度并不是绝对的，也可以使用其他近似温度。
[0122] 作为又一个示例，在不同的实施方式中，本发明描述了包括砷化镓缓冲层以及砷 化铝镓层的不同层的厚度。根据本发明，本领域普通技术人员能够认识到还可以使用其他 厚度。
[0123] 尽管已结合不同的实施方式描述了本发明，但是根据本文公开的本发明的说明书 和实践，本领域技术人员能够想到本发明的其他实施方式。说明书和示例仅意图被看作是 示例性的，而本发明的真实范围和精神由所附的权利要求表明。
【主权项】
1. 一种在半导体器件上生长量子点的方法，包括： (a) 提供基底； (b) 供应周期表第五族材料； (c) 在大于500°C的生长温度下，在所述基底上生长周期表第三族-第五族材料的缓冲 层； (d) 停止供应周期表第五族材料； (e) 供应周期表第二族材料或周期表第四族材料； (f) 降低所述生长温度到小于大约200°C; (g) 停止供应周期表第二族材料或周期表第四族材料；以及 (h) 生长具有周期表第二族材料或周期表第四族材料的周期表第三族材料液滴。2. 如权利要求1所述的方法，其中： 步骤（b)和步骤（d)中，所述周期表第五族材料是砷； 步骤（c)中，所述周期表第三族-第五族材料是砷化镓； 步骤（h)中，所述周期表第三族材料是镓；以及 步骤（e)，步骤（g)，和步骤（h)中，所述周期表第二族材料或周期表第四族材料是碳。3. 如权利要求2所述的方法，还包括： 生长砷化镓和砷化铝超晶格；以及 在所述砷化镓和砷化铝超晶格上生长砷化铝镓层。4. 如权利要求3所述的方法，还包括： 打开所述砷的闸门；以及 使所述镓液滴结晶成为碳掺杂的砷化镓量子点。5. 如权利要求4所述的方法，还包括：生长砷化铝镓覆盖层。6. 如权利要求5所述的方法，其中，所述生长砷化铝镓覆盖层包括： 生长10纳米厚的砷化铝镓覆盖层； 升高温度至580°C;以及 生长另一 40纳米厚的砷化铝镓覆盖层。7. -种在半导体器件上生长量子点的方法，包括： (a) 提供基底； (b) 供应周期表第五族材料； (c) 在大于500°C的生长温度下，在所述基底上生长周期表第三族-第五族材料的缓冲 层； (d) 降低所述生长温度到大约500°C; (e) 停止供应周期表第五族材料； (f) 生长周期表第三族材料液滴； (g) 降低所述生长温度到小于大约400°C; (h) 生长更多的周期表第三族材料液滴；以及 (i) 升高所述生长温度到介于360°C到450°C。8. 如权利要求7所述的方法，其中： 步骤（b)和步骤（e)中，所述周期表第五族材料是砷； 步骤（C)中，所述周期表第三族-第五族材料是砷化镓；以及 步骤（f)和步骤（h)中，所述周期表第三族材料是镓。9. 如权利要求8所述的方法，还包括： 生长砷化镓和砷化铝超晶格；以及 在所述砷化镓和砷化铝超晶格上生长砷化铝镓层。10. 如权利要求9所述的方法，还包括： 打开所述砷的闸门；以及 使所述镓液滴结晶成为砷化镓量子点。11. 如权利要求10所述的方法，还包括：生长砷化铝镓覆盖层。12. 如权利要求11所述的方法，其中，所述生长砷化铝镓覆盖层包括： 生长10纳米厚的砷化铝镓覆盖层； 升高温度至580°C;以及 生长另一 40纳米厚的砷化铝镓覆盖层。13. -种半导体器件，包括： 基底；和 量子点， 其中，当在4开尔文的温度下测量所述半导体器件时，所述量子点的光致发光光谱的 峰值发射的半高宽FWHM小于20毫电子伏特。14. 如权利要求13所述的半导体器件，还包括缓冲层，其中： 所述缓冲层包括由周期表第三族材料和周期表第五族材料组成的周期表第三族-第 五族材料，而 所述量子点包含周期表第三族材料和周期表第五族材料。15. 如权利要求14所述的半导体器件，其中，所述缓冲层是砷化镓缓冲层，而量子点包 括砷化镓。16. 如权利要求15所述的半导体器件，其中，所述量子点掺杂有周期表第二族材料或 周期表第四族材料。17. 如权利要求16所述的半导体器件，其中，所述量子点是碳掺杂的。18. 如权利要求17所述的半导体器件，其中，当在4. 65开尔文的温度下测量所述半导 体器件时，所述量子点的所述峰值发射的半高宽小于8毫电子伏特。19. 一种半导体器件，包括： 基底；和 量子点， 其中，所述量子点的光致发光光谱在红光区域具有超过两个峰。20. 如权利要求19所述的半导体器件元件，其中，当在4. 65开尔文的温度下测量所述 半导体器件时，所述量子点的光致发光光谱具有至少五个峰。21. 如权利要求20所述的半导体器件，还包括缓冲层，其中： 所述缓冲层包括由周期表第三族材料和周期表第五族材料组成的周期表第三族-第 五族材料，而 所述量子点包含周期表第三族材料和周期表第五族材料。22. 如权利要求21所述的半导体器件，其中，所述缓冲层是砷化镓缓冲层，而所述量子 点包括砷化镓。23. 如权利要求22所述的半导体器件，其中，所述量子点掺杂有周期表第二族材料或 周期表第四族材料。24. 如权利要求23所述的半导体器件，其中，所述量子点是碳掺杂的。
【专利摘要】本发明涉及零维电子器件及其制造方法。一种半导体器件，包括基底和量子点，其中，当在4开尔文的温度下测量所述半导体器件时，量子点的峰值发射的半高宽(FWHM)小于20毫电子伏特。
【IPC分类】H01L33/04, H01L33/12, H01L33/00
【公开号】CN105280760
【申请号】CN201410649822
【发明人】张宇辰
【申请人】张宇辰
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年11月14日
【公告号】EP2950327A2, EP2950327A3, US9240449, US20150340437, US20160104777