一种无缺陷外延量子结构阵列的制备

成果编号：21000

价格：面议

完成单位：苏州大学

单位类别：211系统院所

完成时间：2017年

成熟程度：研制阶段

服务产业领域：电子信息、装备制造、新材料

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发布人：彭长四离线

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通过克服传统的自上而下和自下而上纳米结构化的所有主要限制，本技术开启了一个全新的工艺，用于制备具有精确尺寸、形状和组成的纳米结构的密集阵列。通过将干涉图形化的简单性与自组装的优点相结合，我们的方法，为下一代均匀有序量子结构阵列，提供了一个能一步完成的、低成本的技术，这对于量子体系的开发至关重要。纳米材料制造的传统方法涉及自上而下的光刻图形化和（或）自下而上的自组装。将光刻图形化转移到材料所需的蚀刻过程在原子尺度上引发的晶格破坏和化学污染，是永远不能完全去除的。因此，光刻图形化之后的再生界面在纳米级的质量严重受损，缺陷水平比实际要求极限至少高两个量级；而自组装的替代方法可以制备无缺陷结构，但是，其结构的产生是无序的随机过程。对选定的自组装纳米结构的性能已经进行了大量的高质量的物理研究，并且也已经制备了新颖的器件概念。但是，一直没有在有序阵列技术上有突破性的方法，在技术应用的进展已经受到严重的限制。从实验室到大规模生产需要一个步骤简单、低成本的技术。我们在量子结构阵列制备的目标是展示制备具有纳米结构的大规模高度有序阵列的能力，用于包括光子学、传感和生物医学等方面的各种应用。在半导体领域，它将成为量子信息处理的关键技术，而在传感器和生物医学方面，这将开创新型器件的大规模市场应用，这些新器件将与分子和生物基因在相似空间尺度上相互作用。我们的方法是：在材料形成（生长）的过程中通过激光干涉图案的诱导，改变局部反应过程和（或）局域应力分布，为纳米结构（例如：量子点/线）阵列的成核提供场所（能量最低位置）。精密激光干涉光学器件和现有最先进的脉冲激光器集成在材料反应室（分子束外延生长室），在材料表面上产生高度有序的高能图案光点，其间距小于波长。然后利用光热或光化学反应在由激光干涉图案预先确定的位置形成自组装的生长。

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成果介绍

科技计划：

成果形式：新技术、新工艺、新产品、新材料、新装备

合作方式：技术转让、技术开发、技术入股

参与活动：驻苏高校院所苏北五市产学研合作对接活动第七届中国江苏产学研合作大会

专利情况：正在申请 ,其中:发明专利 3 项
已授权专利,其中:发明专利 4 项
专利号:
201110224270.7
US 8969185B2

成果简介

综合介绍

创新要点

（1）国际上原创；（2）原位光学图形化，不引入缺陷；（3）均匀、可控、定位生长量子结构阵列；（4）跨领域：光学、材料科学、半导体外延；

技术指标

（1）缺陷密度低于器件应用临界值；（2）量子结构尺寸、空间分布不均匀性<10[[%]]；（3）量子结构均匀、可控。

其他说明

几乎100[[%]]基于我们这项前期国际上原创性研究成果，（英国）谢菲尔德大学Mark Hopkinson教授于2017年上半年申请并获得如下两个重大项目资助：（1）欧盟地平线2020“未来新兴技术（FET）”计划项目（干涉光刻调控纳米尺度自组织外延成核（NanoStencil），资助号：737315，资助额：321万欧元，2018.01.01-2020.12.31），项目组：彭长四教授、英国谢菲尔德大学、英国贝德福特大学、西班牙CEIT-IK4中心、芬兰坦佩雷工业大学、德国Innolas公司。（2）英国工程和自然科学研究委员会（EPSRC）“先驱研究与技能”计划项目（原位干涉光刻：一种新的纳米阵列制备方法，资助号：EP/P027822/1，资助额：95万英镑，2017.03.01-2020.02.28），项目组：彭长四教授和英国谢菲尔德大学团队。 FET计划简介： FET是“未来新兴技术”的意思，欧盟FET计划类似于中国的973和863计划的合体。 FET计划是欧盟着眼于重要战略领域的长远需求，力图通过科学突破，解决经济和社会面临的重大挑战。该计划的目标旨在对具有长期性、前瞻性、高风险、高回报、多领域、大规模的重要研发活动，进行长期、重点资助，为欧盟快速发展新一代技术打下基础，将科学概念转化为现实应用。 FET计划具有引领作用，倡导国际合作。通过杰出科学家和优秀工程技术人员的卓越合作，激发和带动信息通信计划（ICT）及其他领域的创新。FET计划项目的批准率通常只有大约2[[%]]，彰显了获批项目的高水平。FET计划项目吸引了包括诺贝尔奖获得者在内的杰出人才。FET项目的研发成果培育了众多高技术中小企业和新兴企业，支持发展了新型跨学科研究组织，对欧洲ICT产业的创新发展带来了深远影响。FET计划鼓励自由探索，对发现和确定ICT新的研究领域作用凸显。如，量子信息技术、生物和神经科学、认知机器人等重要ICT研究主题，都是在FET计划支持下确立的研究方向。

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