CN115679300A - 一种原子点缺陷的制备方法和具有原子点缺陷的结构 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种本申请所提供的原子点缺陷的制备方法，包括：准备衬底；在所述衬底的上表面生长非晶体结构的薄膜，所述非晶体结构的薄膜在所述衬底的所述上表面呈岛状；对所述非晶体结构的薄膜进行退火处理，在所述非晶体结构的薄膜中形成原子点缺陷。本申请中在制备原子点缺陷时，通过在准备好的衬底上生长非晶体结构的薄膜，由于薄膜是非晶体结构的，不需要考虑薄膜的晶体生长质量，非晶体结构的薄膜中不存在原子点缺陷，通过对非晶体结构的薄膜进行退火，激活非晶体结构的薄膜中的原子点缺陷，以及在非晶体结构的薄膜中形成原子点缺陷，从而得到原子点缺陷，本申请的制备方法工艺简单，制备难度低。本申请还提供一种具有原子点缺陷的结构。
Description
技术领域
本申请涉及原子点缺陷制备领域，特别是涉及一种原子点缺陷的制备方法和具有原子点缺陷的结构。
背景技术
原子点缺陷在单光子源、量子比特等应用中具有广泛应用潜力，目前在形成原子点缺陷时，通常采用MOCVD(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉淀)或者MBE(Molecular Beam Epitaxy，分子束外延)的方式在蓝宝石衬底或者同质衬底上生长晶体结构的薄膜，晶体结构的薄膜中有原子点缺陷。但是，通过MOCVD或者MBE生长晶体结构薄膜的方式工艺控制复杂，难度高，即原子点缺陷的制备工艺复杂，难度高。
因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。
发明内容
本申请的目的是提供一种原子点缺陷的制备方法和具有原子点缺陷的结构，以简化原子点缺陷的制备工艺，降低制备难度。
为解决上述技术问题，本申请提供一种原子点缺陷的制备方法，包括：
准备衬底；
在所述衬底的上表面生长非晶体结构的薄膜，所述非晶体结构的薄膜在所述衬底的所述上表面呈岛状；
对所述非晶体结构的薄膜进行退火处理，在所述非晶体结构的薄膜中形成原子点缺陷。
可选的，所述在所述衬底的上表面生长非晶体结构的薄膜包括：
采用原子层沉积技术、离子束沉积技术、磁控溅射技术中的任一种，在所述衬底的上表面生长非晶体结构的薄膜。
可选的，在对所述非晶体结构的薄膜进行退火处理时，退火温度大于500℃，退火时间大于3秒。
可选的，所述衬底的厚度大于150μm。
可选的，所述衬底为柔性衬底。
可选的，所述衬底为硬质衬底。
可选的，所述硬质衬底为硅衬底。
本申请还提供一种具有原子点缺陷的结构，所述具有原子点缺陷的结构采用上述任一种所述的原子点缺陷的制备方法得到。
本申请所提供的原子点缺陷的制备方法，包括：准备衬底；在所述衬底的上表面生长非晶体结构的薄膜，所述非晶体结构的薄膜在所述衬底的所述上表面呈岛状；对所述非晶体结构的薄膜进行退火处理，在所述非晶体结构的薄膜中形成原子点缺陷。
可见，本申请中在制备原子点缺陷时，通过在准备好的衬底上生长非晶体结构的薄膜，由于薄膜是非晶体结构的，不需要考虑薄膜的晶体生长质量，非晶体结构的薄膜中不存在原子点缺陷，通过对非晶体结构的薄膜进行退火，激活非晶体结构的薄膜中的原子点缺陷，以及在非晶体结构的薄膜中形成原子点缺陷，从而得到原子点缺陷，本申请的制备方法工艺简单，制备难度低。
此外，本申请还提供一种具有原子点缺陷的结构。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种原子点缺陷的制备方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的一种具有原子点缺陷的结构的俯视图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术部分所述，目前在形成原子点缺陷时，通常采用MOCVD或者MBE的方式在蓝宝石衬底或者同质衬底上生长晶体结构的薄膜，晶体结构的薄膜中有原子点缺陷。但是，通过MOCVD或者MBE生长晶体结构薄膜的方式工艺控制复杂，难度高，即原子点缺陷的制备工艺复杂，难度高。
有鉴于此，本申请提供了一种原子点缺陷的制备方法，请参考图1，包括：
步骤S101：准备衬底。
需要说明的是，本申请中对衬底的种类不做限定，只要保证能够承受退火时的温度即可。
作为一种具体实施方式，衬底可以为硬质衬底，硬质衬底包括但不限于蓝宝石衬底、玻璃片、GaN衬底、AlGaN衬底、AlN衬底、硅衬底。
优选地，所述硬质衬底为硅衬底，以便于得到的具有原子点缺陷的结构通过硅衬底与芯片进行集成。而现有技术中在制备原子点缺陷时，使用的衬底只能为蓝宝石衬底或者与晶体薄膜材料同质的衬底，无法使用硅衬底。
作为另一种具体实施方式，衬底可以为柔性衬底，柔性衬底包括但不限于聚酰亚胺(Polyimide，简称PI)衬底、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，简称PET)衬底、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate two formic acid glycolester，简称PEN)衬底。
还需要说明的是，本申请中对衬底的厚度也不做限定，只要能够确保衬底其不易损坏即可。例如，所述衬底的厚度大于150μm。
步骤S102：在所述衬底的上表面生长非晶体结构的薄膜，所述非晶体结构的薄膜在所述衬底的所述上表面呈岛状。
需要说明的是，本申请中对非晶体结构的薄膜的生长方式不做限定，可自行选择。例如，可以采用原子层沉积(atomic layer deposition，简称ALD)技术、离子束沉积(ionbeam deposition，简称IBD)技术、磁控溅射技术中的任一种，在所述衬底的上表面生长非晶体结构的薄膜。
非晶体结构的薄膜的材料包括但不限于GaN、AlGaN、AlN。非晶体结构的薄膜厚度小于5μm。
需要指出的是，本步骤中生成的非晶体结构的薄膜中是不具有原子点缺陷的。
步骤S103：对所述非晶体结构的薄膜进行退火处理，在所述非晶体结构的薄膜中形成原子点缺陷。
可选的，在对所述非晶体结构的薄膜进行退火处理时，退火温度大于500℃，退火时间大于3秒。退火的温度和时间具体根据需要的原子点缺陷类型、密度，以及对于不需要激活的点缺陷的抑制来进行调节。
本申请中在制备原子点缺陷时，通过在准备好的衬底上生长非晶体结构的薄膜，由于薄膜是非晶体结构的，不需要考虑薄膜的晶体生长质量，非晶体结构的薄膜中不存在原子点缺陷，通过对非晶体结构的薄膜进行退火，激活非晶体结构的薄膜中的原子点缺陷，以及在非晶体结构的薄膜中形成原子点缺陷，从而得到原子点缺陷，本申请的制备方法工艺简单，制备难度低。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，在所述衬底的上表面生长非晶体结构的薄膜之前，还包括：
对衬底进行清洁，去除衬底表面的杂质和脏污，以提升非晶体结构的薄膜与衬底之间的结合力。
下面以一种具体情况对本申请中的原子点缺陷的制备方法进行介绍。
步骤1、准备硅衬底，其中，硅衬底的厚度为500μm；
步骤2、采用磁控溅射的方式在硅衬底的表面生长厚度为1μm的非晶体结构的薄膜，其中，非晶体结构的薄膜的生长速度为20nm/s；
步骤3、通过mapping微区PL谱测试对步骤2得到的非晶体结构的薄膜进行测试，发现没有原子点缺陷PL(Photoluminescence，光致发光)发光；
步骤4、对步骤2得到的非晶体结构的薄膜进行快速热退火，退火温度700℃，退火时间为20S；
步骤5、通过mapping微区PL谱测试对退火处理后晶体结构的薄膜进行测试，发现了原子点缺陷PL发光，针对533nm激发光，发光波长在600nm～2um范围内。
本申请还提供一种具有原子点缺陷的结构，所述具有原子点缺陷的结构采用上述任一实施例所述的原子点缺陷的制备方法得到。
请参考图2，具有原子点缺陷的结构包括衬底1，位于衬底1上表面的非晶体结构的薄膜2，非晶体结构的薄膜2中有原子点缺陷3，非晶体结构的薄膜2在衬底1的上表面呈岛状。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上对本申请所提供的原子点缺陷的制备方法和具有原子点缺陷的结构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种原子点缺陷的制备方法，其特征在于，包括：
准备衬底；
在所述衬底的上表面生长非晶体结构的薄膜，所述非晶体结构的薄膜在所述衬底的所述上表面呈岛状；
对所述非晶体结构的薄膜进行退火处理，在所述非晶体结构的薄膜中形成原子点缺陷。
2.如权利要求1所述的原子点缺陷的制备方法，其特征在于，所述在所述衬底的上表面生长非晶体结构的薄膜包括：
采用原子层沉积技术、离子束沉积技术、磁控溅射技术中的任一种，在所述衬底的上表面生长非晶体结构的薄膜。
3.如权利要求1所述的原子点缺陷的制备方法，其特征在于，在对所述非晶体结构的薄膜进行退火处理时，退火温度大于500℃，退火时间大于3秒。
4.如权利要求1所述的原子点缺陷的制备方法，其特征在于，所述衬底的厚度大于150μm。
5.如权利要求1所述的原子点缺陷的制备方法，其特征在于，所述衬底为柔性衬底。
6.如权利要求1所述的原子点缺陷的制备方法，其特征在于，所述衬底为硬质衬底。
7.如权利要求6所述的原子点缺陷的制备方法，其特征在于，所述硬质衬底为硅衬底。
8.一种具有原子点缺陷的结构，其特征在于，所述具有原子点缺陷的结构采用如权利要求1至7任一项所述的原子点缺陷的制备方法得到。
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