CN114137324A - 一种检测量子点电场效应的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检测量子点电场效应的方法。本发明方法首先制作检测芯片：透明材料的基底上具有两根平行设置的电极。将量子点溶液直接涂覆到两个电极之间的芯片表面；激光源发出的激发光通过聚光镜聚集在一起，垂直射入芯片的量子点溶液涂层；电源的正负极分别连接两个引脚，通过两个电极对快速检测量子点电场效应的芯片加载电场；透过芯片的激发光利用聚光镜将光线聚集，通过光谱仪在芯片背面测量量子点对入射光的吸收谱线，获得量子点的电场效应。本发明方法的检测芯片的结构简单，易于制作，并且芯片可以循环利用，进而降低了检测成本，提高了测量效率。

Description

一种检测量子点电场效应的方法
技术领域
本发明属于光电检测技术领域，具体涉及一种检测量子点电场效应的方法。
背景技术
随着半导体技术的发展，半导体低维结构(如半导体量子阱、量子线、量子点)的量子效应表现出许多独特的光学、电学性质，是目前研究的热点。量子点是指三维度尺寸都在100nm以下的准零维纳米材料，由有限数目的原子组成。量子点的电子在各方向上的运动都受到局限，相对于量子阱、线而言，其量子效应会更加明显，光学效应会显著增强。通过外加电场可以对量子点的光电性质进行调控，使得量子点在外电场的作用下的导带和价带发生倾斜，导致电子的结合能发生变化，使材料的光学性质发生改变，具有广泛的应用价值，高效测量量子点的电场效应对量子点材料的应用有重要意义。
目前测量量子点的电场效应需要完成量子点的组装、集成光谱测试仪之后开展测试，测量准备时间长、成本高、利用程度低。为了提高量子点电场效应的检测效率，促进量子点材料的产业化发展，需要提出能够便捷、准确实现量子点电场效应测量的方法。
发明内容
本发明的目的就是提供一种检测量子点电场效应的方法，能够高效快速的检测出量子点的电场效应，此外检测芯片结构可以循环利用，能够降低检测成本，提高测量效率，具有制作成本低、检测速度快、使用重复度高、操作过程简捷等特点。
本发明方法具体是：
步骤(1)制作基底：选取透明材料作为基底材料，加工成长度为2～3mm、宽度为1～2mm、高度为0.1～1mm立方体，用丙酮和去离子水清洗和干燥处理，得到基底；
步骤(2)制作电极结构：在基底上通过光刻的方法刻画出电极和引脚的图案，然后通过蚀刻方法刻出所需的电极结构；电极结构包括位于基底一侧的两个电极凸起和对应的引脚凸起；两个引脚凸起分别起接在两个电极凸起的一端，引脚凸起宽度大于电极凸起的宽度、高度小于电极凸起的高度；
步骤(3)制作电极：通过溅射沉积的方法，将金属或金属氧化物镀到基底的具有电极凸起和引脚凸起的一面，作为电极材料；然后通过光刻将两电极凸起之间、两引脚凸起之间和基底边缘位置的金属或金属氧化物层裸露出来，再通过蚀刻的方法将裸露出来的部分腐蚀，电极材料包覆电极凸起和引脚凸起除底面外的其他各面；
步骤(4)绝缘层处理：首先通过通过沉积的方法在基底的具有电极凸起和引脚凸起的一面形成绝缘层；然后通过光刻的方法将两个引脚表面的绝缘层腐蚀，将两电极的引脚裸露出，得到具有两个电极的芯片；
步骤(5)检测量子点电场效应：将量子点溶液直接涂覆到两个电极之间的芯片表面；激光源发出的激发光通过聚光镜聚集在一起，垂直射入芯片的量子点溶液涂层；电源的正负极分别连接两个引脚，通过两个电极对快速检测量子点电场效应的芯片加载电场；透过芯片的激发光利用聚光镜将光线聚集，通过光谱仪在芯片背面测量量子点对入射光的吸收谱线，获得量子点的电场效应。
本发明中所提出的可快速检测量子点电场效应的方法，采用微器件结构加工的方法制作了一个检测芯片。通过这个检测芯片可以避免现有检测技术中的量子点组装、光谱测试仪集成等复杂的操作。此外这个检测芯片的结构简单，易于制作，并且芯片可以循环利用。从而实现了降低检测成本，提高测量效率。
附图说明
图1为本发明中芯片电极结构示意图；
图2为本发明中芯片结构的剖视图；
图3为检测装置的光路图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明加以详细说明。
步骤(1)制作基底：选取透明材料作为基底材料，加工成长度为2～3mm、宽度为1～2mm、高度为0.1～1mm立方体，用丙酮和去离子水清洗和干燥处理，得到基底；透明材料为石英或玻璃；
步骤(2)制作电极结构：在基底上通过光刻的方法刻画出电极和引脚的图案，然后通过蚀刻方法刻出所需的电极结构，即将基底向下刻蚀，形成电极结构。如图1所示，电极结构包括位于基底101一侧的两个电极凸起102和对应的引脚凸起103；长条形的电极凸起的长度为1～1.5mm，宽度为0.2～0.3mm，高度为0.02～0.1mm，两个电极凸起平行设置，间距为0.45～0.55mm；两个引脚凸起分别起接在两个电极凸起的一端，引脚凸起宽度大于电极凸起的宽度、高度小于电极凸起的高度；
步骤(3)制作电极：如图2所示，通过溅射沉积的方法，将金属或金属氧化物镀到基底的具有电极凸起和引脚凸起的一面，作为电极材料104；然后通过光刻将两电极凸起之间、两引脚凸起之间和基底边缘位置的金属或金属氧化物层裸露出来，再通过蚀刻的方法将裸露出来的部分腐蚀，电极材料包覆电极凸起102和引脚凸起103除底面外的其他各面。
步骤(4)绝缘层处理：如图2所示，首先通过通过沉积的方法在基底的具有电极凸起和引脚凸起的一面形成绝缘层105，本实施例中绝缘层的材料选用Al2O3；然后通过光刻的方法将两个引脚表面的绝缘层腐蚀，将两电极的引脚裸露出，得到具有两个电极的芯片1。
步骤(5)检测量子点电场效应：如图3所示，将量子点溶液(图中阴影部分)直接涂覆到两个电极之间的芯片表面；激光源2发出的激发光通过聚光镜3聚集在一起，垂直射入芯片1的量子点溶液涂层4；电源5的正负极分别连接两个引脚，通过两个电极对快速检测量子点电场效应的芯片1加载合适的电场；透过芯片1的激发光利用聚光镜6将光线聚集，最后通过光谱仪7在芯片背面测量量子点对入射光的吸收谱线，获得量子点的电场效应。量子点溶液中的溶质为量子点，如CsPbBr3、CsPbI3、CdSe量子点，溶剂是PDMS(Polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)与对应固化剂按照质量比1～10：1的混合液。

Claims (5)

1.一种检测量子点电场效应的方法，其特征在于：
步骤(1)制作基底：选取透明材料作为基底材料，加工成长度为2～3mm、宽度为1～2mm、高度为0.1～1mm立方体，用丙酮和去离子水清洗和干燥处理，得到基底；
步骤(2)制作电极结构：在基底上通过光刻的方法刻画出电极和引脚的图案，然后通过蚀刻方法刻出所需的电极结构；电极结构包括位于基底一侧的两个电极凸起和对应的引脚凸起；两个引脚凸起分别起接在两个电极凸起的一端，引脚凸起宽度大于电极凸起的宽度、高度小于电极凸起的高度；
步骤(3)制作电极：通过溅射沉积的方法，将金属或金属氧化物镀到基底的具有电极凸起和引脚凸起的一面，作为电极材料；然后通过光刻将两电极凸起之间、两引脚凸起之间和基底边缘位置的金属或金属氧化物层裸露出来，再通过蚀刻的方法将裸露出来的部分腐蚀，电极材料包覆电极凸起和引脚凸起除底面外的其他各面；
步骤(4)绝缘层处理：首先通过通过沉积的方法在基底的具有电极凸起和引脚凸起的一面形成绝缘层；然后通过光刻的方法将两个引脚表面的绝缘层腐蚀，将两电极的引脚裸露出，得到具有两个电极的芯片；
步骤(5)检测量子点电场效应：将量子点溶液直接涂覆到两个电极之间的芯片表面；激光源发出的激发光通过聚光镜聚集在一起，垂直射入芯片的量子点溶液涂层；电源的正负极分别连接两个引脚，通过两个电极对快速检测量子点电场效应的芯片加载电场；透过芯片的激发光利用聚光镜将光线聚集，通过光谱仪在芯片背面测量量子点对入射光的吸收谱线，获得量子点的电场效应。
2.如权利要求1所述的一种检测量子点电场效应的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的透明材料为石英或玻璃。
3.如权利要求1所述的一种检测量子点电场效应的方法，其特征在于：所述的电极凸起为长条形，长度为1～1.5mm、宽度为0.2～0.3mm、高度为0.02～0.1mm，两个电极凸起平行设置，间距为0.45～0.55mm。
4.如权利要求1所述的一种检测量子点电场效应的方法，其特征在于：步骤(4)中所述的绝缘层的材料为Al2O3。
5.如权利要求1所述的一种检测量子点电场效应的方法，其特征在于：所述的量子点溶液中的溶质为CsPbBr3、CsPbI3或CdSe量子点，溶剂为PDMS与对应固化剂的混合液。
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