硅量子点在太阳能电池中的应用_姜礼华
太阳能电池用硅量子点的制备与表征
华中科技大学硕士学位论文
could hardly nucleate because they were too scattered in the films. And most of them diffused to the neighboring already existed quantum dot, which obviously increased the average size of quantum dots. In addition, it is found that NH3 plasma treatment can reduce the density of radiative recombination defects effectively, which can improve the open circuit voltage of solar cell.
分类号 学校代码 10487
学 号 M200972013 密级
硕士学位论文
太阳能电池用 硅量子点的制备与表征
学 位 申请 人 ： 张笑 学 科 专 业 ： 微电子学与固体电子学 指 导 教 师 ： 曾祥斌 教 授 答 辩 日 期 : 2012 年 1 月 4 日
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering
本文采用等离子体增强化学气相沉积法制备了富硅氮化硅薄膜，并利用高温退火 处理促进薄膜中硅量子点的生长。从氮化硅薄膜样品的傅立叶变换红外吸收光谱和 X 射线光电子能谱可以看出，刚沉积的样品中含有大量的 Si-H 和 N-H 键，而随着退火温 度的升高，H 键逐渐断裂使 Si 原子和 N 原子发生重组，薄膜中逐渐形成接近化学计量 比的 Si3N4 相，同时析出少量的纯 Si 相，即表现为 Si 量子点的形成。
(完整版)量子点太阳能电池简介
量子点太阳能电池简介摘要：量子点太阳能电池是第三代太阳能电池，也是目前最尖端、最新的太阳能电池之一，这种电池在使用半导体材料的普通太阳能电池之中，引入了纳米技术与量子力学理论，尽管目前尚没有制作出这种超高转换效率的实用化太阳能电池，但是大量的理论计算和实验研究已经证实，量子点太阳能电池将会在未来的太阳能转换中显示出巨大的发展前景。
简述了量子点太阳能电池的物理机理及研究内容。
关键词：量子点，太阳能电池，机理随着人类面临的环境与能源问题的持续恶化，加强环境保护和开发清洁能源是人类高度关注的焦点。
因此，近年来人们对太阳能开发和利用的研究进展极为迅速。
作为一种重要的光电能量转换器件，太阳能电池的研究一直受到人们的热切关注。
太阳能电池可以分为两大类：一类是基于半导体p-n结中载流子输运过程的无机固态太阳能电池；另一类则是基于有机分子材料中光电子化学过程的光电化学太阳能电池。
单晶GaAs太阳能电池、晶体Si太阳能电池和Si基薄膜太阳能电池属于第一类，而染料敏化太阳能电池和聚合物太阳能电池属于第二类。
第一类太阳能电池已经产业化或商业化，而第二类太阳能电池正处于研究与开发之中。
目前太阳能电池存在能耗高、光电转换效率低等缺点。
尽管人们已采用各种方法使太阳能电池的转换效率得到了一定改善，但尚不能使其大幅度提高。
找到一种更有效的途径或对策，使太阳能电池的实际能量转换效率接近其理论预测值，成为材料物理、光伏器件与能源科学的一项重大课题。
量子点是指三维方向尺寸均小于相应物质块体材料激子的德布罗意波长的纳米结构。
理论研究指出，采用具有显著量子限制效应和分立光谱特性的量子点作为有源区设计和制作的量子点太阳能电池，可以使其能量转换效率获得超乎寻常的提高，其极限值可以达到66％左右，而目前太阳能电池的主流晶体硅技术的光电转换效率理论上最多仅为30％。
尽管目前尚没有制作出这种超高转换效率的实用化太阳能电池，但是大量的理论计算和实验研究已经证实，量子点太阳能电池将会在未来的太阳能转换中显示出巨大的发展前景。
量子点敏化太阳能电池
量子点敏化太阳能电池
量子点敏化太阳能电池是一种基于半导体量子点技术的新型太阳能电池。
量子点是尺寸在纳米级别的半导体颗粒，其具有很好的光物理和电子学性质。
通过将量子点吸附于钛某膜表面，可以提高太阳能电池的光吸收效率，从而提高电池的性能。
量子点敏化太阳能电池具有以下优点：
1. 光电转换效率高：量子点可以吸收半导体电池无法吸收的红外光谱，从而提高光电转换效率。
2. 光稳定性好：由于量子点具有很好的光物理性质，因此它们可以吸收和发射光子，从而提高电池的光稳定性。
3. 制备简单：与其他太阳能电池相比，量子点敏化太阳能电池的制备工艺相对简单，成本也较低。
4. 可控性强：通过控制量子点的尺寸和组成，可以调整太阳能电池的光学和电学性质，从而得到更好的性能。
尽管量子点敏化太阳能电池在实验中取得了良好的性能，但在实际应用中还需要克服许多挑战，如长期稳定性、成本、批量生产等问题。
因此，目前该技术仍处
于研究和发展阶段。
《2024年Zn-CuInS2量子点的成分调控及其敏化太阳电池光阳极的优化》范文
《Zn-CuInS2量子点的成分调控及其敏化太阳电池光阳极的优化》篇一一、引言随着科技的飞速发展，人类对清洁可再生能源的需求日益增长。
其中，太阳能以其无限的储量和环境友好的特性成为最具有潜力的新能源之一。
太阳电池技术是利用太阳能转换为电能的先进技术。
而量子点敏化太阳电池，因其具有较高的光电转换效率和低成本优势，成为了近年来研究的热点。
Zn-CuInS2量子点因其优异的光电性能和良好的化学稳定性，在太阳电池领域得到了广泛的应用。
本文将重点探讨Zn-CuInS2量子点的成分调控及其在敏化太阳电池光阳极的优化。
二、Zn-CuInS2量子点的成分调控Zn-CuInS2量子点的成分调控是提高其光电性能的关键。
通过调整Zn、Cu、In和S的元素比例，可以优化量子点的能级结构、光吸收性能和载流子传输性能。
研究表明，适当的成分调控可以显著提高量子点的光吸收效率和光生电流密度。
（一）成分调控的方法成分调控主要通过改变前驱体溶液中各元素的摩尔比例来实现。
通过精确控制溶液中的元素比例，可以获得具有不同能级结构和光吸收性能的Zn-CuInS2量子点。
此外，还可以通过掺杂其他元素来进一步优化量子点的性能。
（二）成分调控的影响成分调控可以显著影响Zn-CuInS2量子点的能级结构、光吸收性能和载流子传输性能。
通过调整元素比例，可以使得量子点的能级结构与太阳光谱更匹配，从而提高光吸收效率和光生电流密度。
此外，适当的成分调控还可以改善量子点的化学稳定性和载流子传输性能，进一步提高太阳电池的性能。
三、敏化太阳电池光阳极的优化Zn-CuInS2量子点敏化太阳电池的光阳极是关键部件之一。
通过对光阳极进行优化，可以提高太阳电池的光电转换效率和稳定性。
（一）光阳极材料的选择光阳极材料应具有良好的光吸收性能、化学稳定性和载流子传输性能。
ZnO和TiO2是常用的光阳极材料。
通过在光阳极表面修饰一层Zn-CuInS2量子点，可以提高其光吸收性能和光电转换效率。
量子点太阳能电池的研究及应用
量子点太阳能电池的研究及应用近年来，随着科学技术的不断发展，太阳能电池作为一种重要的可再生能源得到了广泛关注和研究。
量子点太阳能电池，作为太阳能电池的一种新型形态，具有许多优异的特性，因此引起了科学家们的极大关注。
本文将对量子点太阳能电池的研究及应用进行探讨。
一、量子点太阳能电池的原理在传统的太阳能电池中，其主要原理是将太阳能转化为电能。
而量子点太阳能电池则是利用量子点的光电效应来实现对太阳能的转化。
量子点是一种直径在1~10纳米范围内的微观颗粒，它们能够在一定范围内吸收或发射电磁波，并且具有尺寸能量效应、量子限效应和准受限效应等特性。
通过将这些量子点嵌入到太阳能电池中，可以在吸收太阳光的过程中产生电子，并将其传递到电池中的电极上，从而实现对太阳能的转化。
二、量子点太阳能电池的优点相比于传统的太阳能电池，量子点太阳能电池具有以下几方面的优点：1. 高效率：量子点太阳能电池的效率可以达到30%以上，比传统太阳能电池的效率高出很多。
2. 容易制备：制备量子点太阳能电池的材料和工艺相对简单，成本也较低。
3. 透明性好：量子点太阳能电池可以制成透明材料，可以应用于大面积的太阳能玻璃幕墙等场景。
4. 抗衰减，寿命长：量子点材料可以保持长时间的稳定状态，并具有较长的使用寿命。
以上优点使得量子点太阳能电池在应用方面具有广阔的前景。
三、量子点太阳能电池的应用量子点太阳能电池具有广泛的应用前景，主要涉及以下几个方面：1. 太阳能玻璃幕墙：量子点太阳能电池可以制成透明材料，可以应用于大面积的太阳能玻璃幕墙。
2. 移动电源：量子点太阳能电池可以制作成柔性材料，可以应用于移动电源等场景。
3. 光伏发电：量子点太阳能电池可以与传统的太阳能电池相结合，提高光伏发电的效率。
4. 生活用电：利用量子点太阳能电池可以为生活用电提供新的来源。
四、量子点太阳能电池的挑战虽然量子点太阳能电池具有很大的优点，但是在研究和应用中还存在以下几个挑战：1. 量子点太阳能电池的制备工艺和技术还需要进一步完善，特别是应用于工业化生产场景时需要考虑到工艺稳定性和可复制性。
量子点在太阳能电池中的使用
量子点在太阳能电池中的使用在当今科技日新月异的时代，人类对于能源的需求与日俱增。
传统的化石能源不仅资源有限，而且燃烧过程中产生的温室气体对环境造成了严重的污染。
因此，寻求一种清洁、可再生的能源成为了科学家们努力的方向。
而太阳能电池作为一种利用太阳能转化为电能的装置，正逐渐成为解决能源危机的重要途径之一。
在这个过程中，量子点的引入为太阳能电池的发展带来了革命性的突破。
首先，我们需要了解什么是量子点。
量子点是一种由半导体材料制成的纳米颗粒，其尺寸在几个纳米到几十个纳米之间。
由于其独特的量子效应，量子点具有许多优异的光学和电子性质。
正是这些性质使得量子点在太阳能电池中发挥了巨大的作用。
那么，量子点是如何提高太阳能电池的效率的呢？我们可以将其比喻为一个神奇的“能量放大器”。
当太阳光照射到太阳能电池上时，量子点能够吸收并转化更多的光子，从而产生更多的电子-空穴对。
这些电子-空穴对在电池内部形成电流，最终转化为可用的电能。
通过这种方式，量子点极大地提高了太阳能电池的光吸收能力和光电转换效率。
然而，仅仅依靠量子点是不够的。
为了进一步提高太阳能电池的性能，科学家们还进行了一系列的研究和实验。
例如，他们发现通过改变量子点的大小和形状，可以调整其能级结构，从而实现对太阳光谱的更广泛吸收。
此外，将不同材料的量子点组合在一起，可以形成一个多层的结构，使得太阳能电池能够在不同波长的光线下工作。
这种多层结构的设计使得太阳能电池的效率得到了进一步的提升。
尽管量子点在太阳能电池中的应用取得了显著的成果，但我们仍然面临着一些挑战。
首先，量子点的制备过程相对复杂，成本较高。
其次，量子点的稳定性也是一个需要解决的问题。
在长时间的光照和高温条件下，量子点可能会发生退化，导致太阳能电池性能下降。
因此，如何在保证性能的同时降低成本和提高稳定性，是科学家们需要继续努力的方向。
总之，量子点作为一种新兴的材料，为太阳能电池的发展带来了巨大的潜力。
纳米半导体量子点在太阳能电池中的应用研究
纳米半导体量子点在太阳能电池中的应用研究随着环保理念的日益普及，太阳能电池作为一种绿色能源，越来越受到人们的关注。
太阳能电池的效率是其中最为关键的一个问题，而纳米半导体量子点的应用则成为了一种提高太阳能电池效率的新技术。
本文将介绍纳米半导体量子点在太阳能电池中的应用研究。
一、纳米半导体量子点的概念和性质纳米半导体量子点是一种尺寸在纳米级别的半导体微粒，其在三维空间中被限制在几个纳米的范围内，具有与其尺寸密切相关的特异性质。
由于其具有小尺寸、量子限制效应、表面效应和分子尺度分散性等性质，因此具有较高的光电转换效率、光稳定性、光谱可调性、量子储存性和分子感测性等独特的性质，使其在太阳能电池中具有广泛应用前景。
二、太阳能电池的基本结构与原理太阳能电池是将太阳能辐射能转化为电能的一种电池，其基本原理是光电效应。
太阳能电池有多种不同的类型，其中最为常见的是硅基太阳能电池。
硅基太阳能电池是由P型硅层、N型硅层和中间PN结构层构成的。
当光子入射P区，则其中一部分会与材料中自由电子进入光电子转移过程，使得这些电子的能量增加并穿透PN结结合层向N区运动，产生电势差，进而产生电流。
同时，在硅基太阳能电池中，衬底、玻璃和保护层等元件不仅可以保护PN结、防止延迟发光，也可以增强光吸收，提高电池的转换效率。
三、纳米半导体量子点在太阳能电池中的应用在太阳能电池中，纳米半导体量子点的应用主要是两个方面：改善光吸收率和提高电池效率。
具体来说，纳米半导体量子点在太阳能电池中的应用有以下两个方面：1. 纳米半导体量子点可以作为光伏材料，能够增强太阳能电池的光吸收率。
研究表明，纳米半导体量子点具有优异的量子限制效应和分子尺度分散性质，能够对不同波长的太阳光进行有效吸收和储存，提高光电转换效率。
2. 纳米半导体量子点可以作为电容层，增强太阳能电池的电池效率。
研究表明，纳米半导体量子点具有较高的电子传输能力和超快载流子注入-排出速度，能够有效提高电池的载流子传输效率和储存能力，从而提高电池的转换效率。
量子点敏化太阳能电池结构调控及光伏性能研究
量子点敏化太阳能电池结构调控及光伏性能研究量子点敏化太阳能电池结构调控及光伏性能研究摘要：随着能源需求的不断增长，太阳能作为一种可再生能源受到了广泛关注。
在太阳能电池研究中，量子点敏化太阳能电池因其高效率和低成本的特点而备受研究者的青睐。
本文通过研究量子点敏化太阳能电池的结构调控及光伏性能，探讨了提高其光电转换效率的方法，并对未来的发展进行了展望。
1. 引言太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置，广泛应用于户外供电、数字产品和航空航天等领域。
传统的太阳能电池主要由硅材料构成，但由于成本较高且生产过程对环境影响较大，研究者开始寻找替代材料。
量子点是一种具有特殊结构和优异性能的纳米材料，与传统的材料相比，量子点敏化太阳能电池具有优异的光电转换效率和较低的成本。
2. 量子点敏化太阳能电池的结构调控量子点敏化太阳能电池的结构调控是提高其光伏性能的关键。
在量子点敏化太阳能电池中，量子点被用作光吸收剂，并通过电子传输和多重荧光共振的方式将光能转化为电能。
通过调控量子点的大小、形状和组成，可以使其吸收更广泛的光谱范围，并提高光电转换效率。
此外，调控电解质和电容性电解质界面的性质也可以改善电荷传输效率，进一步提高光伏性能。
3. 光伏性能研究光伏性能是评价量子点敏化太阳能电池性能的重要指标之一。
研究表明，量子点敏化太阳能电池具有优异的光伏性能，其光电转换效率可达到较高水平。
在研究中，通过改变量子点的尺寸和组成，以及优化电解质和电容性电解质界面的性质，可以提高光伏性能。
此外，合适的材料组合和结构设计也可以改善电子传输和电荷分离效率，从而进一步提高光伏性能。
4. 发展展望量子点敏化太阳能电池由于其优异的光伏性能和低成本的特点已经成为太阳能电池研究的热点。
未来的发展可从以下几个方面展望：首先，进一步优化量子点的结构和组成，提高光电转换效率。
其次，研究新型电解质和电容性电解质以实现更高的电荷传输效率。
此外，结合其他纳米材料，如石墨烯等，可以进一步改善光伏性能。
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激光与光电子学进展47,082501(2010)Lase r &Opto elec troni c s Pro g res s oC 2010中国激光杂志社doi:10.3788/LO P47.082501硅量子点在太阳能电池中的应用姜礼华1 曾祥斌1 金韦利2 张 笑11华中科技大学电子科学与技术系,湖北武汉4300742江西蓝天学院电子信息工程系,江西南昌330098摘要 阐述了当前硅量子点(Q Ds)太阳电池的发展概况。
介绍了量子限制效应引起的碰撞电离和多激子产生现象,分析了硅量子点太阳电池设计理论。
同时介绍了硅量子点当前几种制作工艺,详细阐述了硅量子点从富硅层中析出工艺。
最后,介绍了硅量子点太阳电池的几种结构形式,如叠层结构、P N 结构和中间带隙结构。
关键词 光电子学;硅量子点;碰撞电离;电子空穴对倍增;太阳电池结构中图分类号 T N245 OCIS 250.5590270.0270 文献标识码 AApplication of Silicon Quantum Dots in Solar CellsJiang Lihua 1 Zeng Xiangbin 1 Jin Weili 2 Zhang Xiao 11Depa r tm ent of Electr on ic Scien ce an d T echn ology ,Hu azhong Un iver sity of Scien ce a n d T echnology ,Wu han ,Hubei 430074,Chin a2Depar t m en t of Elect r on ic In for m a tion En gineer ing ,J ian gx i Bluesky Un iver sity ,Nan chan g ,Jia ngx i 330098,ChinaAb stract The current development situation of silicon quantum dots (QDs)solar cells is described.The mult-iexciton phenomenon generated by the impact ionization due to the quantum c onfinement effect is introduced,and thesilicon Q Ds cell design theory is ana lyzed.Meanwhile,several current production proc esses of the silicon quantumdots at present,and the deta iled precipitation process of silicon quantum dots from silicon -rich silicon layers a represented.Finally,severa l kinds of configurations of t he silic on QDs cells such a s tandem solar cells,PN junctionsolar cells,and intermediate band -gap solar cells are introduced.Key words optoelectronics;silicon quantum dots;impact ionization;electron -hole pair multiplication;solar cellsconfiguration收稿日期:2009-12-28;收到修改稿日期:2010-02-26基金项目:广东省产学研项目(2006D90404017)资助课题作者简介:姜礼华(1982))男,博士研究生,主要从事硅基太阳能电池方面的研究。
E -mail:jlihua107@导师简介:曾祥斌(1962))男,博士,教授,主要从事大尺寸微电子学与透明电子学、太阳电池和光伏系统的设计与制备等方面的研究。
E -mail:eex bzeng @(通信联系人)1 引 言目前太阳能电池存在能耗高、光电转换效率低等缺点,其光电转换效率皆低于理论预测值的重要原因之一是不能充分利用太阳光。
电池太阳光损失机制主要有是能量低于带隙的光子不能被吸收和能量大于带隙的光子存在热损失。
人们已提出3套方案解决此问题:1)增加带隙数量,制作多带隙叠层太阳能电池;2)热载流子冷却前进行俘获;3)一个高能光子产生多个电子空穴对或者多个低能光子产生一个高能电子空穴对[1]。
目前方案1)已经得到实际应用,后两套方案基于量子点(QDs)产生的量子限制效应正处于研究之中。
2002年,A.J.Nozik [2]发现某些半导体量子点在蓝光或紫外线照射下能释放出两个以上电子。
2004年,R. D.Schaller 等[3]在实验中观察到PbSe 量子点产生多个电子空穴对的现象,首先证实了A.J.Nozik 理论的正确性。
2006年,该小组[4]又用高能紫外线照射PbSe 和PbS 量子点时发现吸收一个高能光子可产生7个电子空穴对,大大提高了光量子产额。
由此,人们设想利用量子点的这种特性可以提高太阳电池光电转换效率,即设计量子点太阳电池。
A.J.Nozik [2]认为把量子点作为太阳电池有源区理论上光电转换效率可以达到66%,目前量子点太阳电池正处于理论和实验初步研究之中。
2007年,M. C.Beard 等[5]采用超快速瞬态吸收谱实验观察到了胶体硅纳米晶粒中多电子空穴对产生过程。
本文由量子限制效应引起的碰撞电离和多激子产生现象给出了硅量子点太阳电池的设计理论,对硅量子点的几种制作工艺以及硅量子点太阳电池设计结构做了阐述。
2 硅量子点太阳电池设计理论由于量子点内的电子运动空间被局限于小于电子本身德布罗意波长的范围内(几十纳米量级),电子的波动性将成为其主要运动特征,其经典运动规律(粒子性)不再起作用。
此时将产生一系列量子效应,如表面效应、库仑阻塞效应、量子限制效应[6]、共振隧穿效应、小尺寸效应以及由于碰撞电离产生多激子等。
这些现象利于量子点太阳电池的设计与应用。
随着硅量子点尺寸的减小,量子限域能增大,带隙增宽。
S.W.Par k 等[7]发现通过调控SiO 2基质中硅量子点的大小可以控制硅量子点带隙宽度。
另外,对于含有纳米量子点纳米硅薄膜(晶态体积分数在50%左右)有一个重要特性是它具有非常高的电导率和极低的电导激活能,电导率比本征单晶硅高出几千倍。
这种高电导主要来自于晶粒传导,大量的非晶界面区可视为绝缘层,量子点网络中电子便以热辅助隧穿方式越过晶间势垒,这种特性提高了载流子在硅纳米薄膜中的输运能力[8]。
由于量子点三维限制效应,载流子能量密度态具有离散特征,因而促使声子对电子散射作用减弱,载流子冷却速率被有效降低。
同时,三维量子限制效应提高了激子间库仑作用势和弱化了载流子动量匹配条件。
以上引起碰撞电离率大大提高,这样在具有量子限制效应的半导体量子点中多激子能很有效地产生。
然而在体半导体中这种多激子产生率是很低的。
因为载流子的复合速率要远大于碰撞电离率,且碰撞电离发生所要求的能量阈值较高[2,3,5,9]。
碰撞电离导致多激子产生是设计硅量子点太阳电池可行性的一个重要图1一个高能光子产生两个载流子对的碰撞电离结构图Fig.1Schematic of tw o car rier s generated by a high ener gy pho ton due to impact io nizat ion原理,由一个高能光子因碰撞电离产生多个载流子对的示意图如图1所示[2,9]。
然而,并不是存在量子点就可以发生碰撞电离现象。
碰撞电离的有效发生需要入射光子能量至少为量子点带隙能量的2倍,只有满足此条件的材料才能设计多激子发生的量子点太阳电池[10,11]。
2007年,M. C.Beard等[5,12]采用超快速瞬态吸收谱实验观察到当硅纳米晶粒尺寸为9.5nm 时,硅量子点带隙为1.2eV,导致多激子产生的光子能量阈值为2.4eV 左右;当光子能量为带隙的3.4倍时,获得多激子产生的量子产额为260%[5,12]。
2008年,Peng Yingcai 等[12,13]实验发现当硅量子点尺寸为3.1nm ,相邻量子点间距为3nm 左右时,入射光子能量在3eV 左右可产生双光子现象。
3 硅量子点制作工艺获得高光电转换效率硅量子点太阳电池的最关键技术是制作分布均匀、大小合适且均一、量子点间距满足载流子高效输运的硅量子点。
在硅量子点太阳电池中,量子点大小和间距对载流子迁移率有很大影响。
载流子迁移率对硅量子点间距一致性的依赖程度同量子点尺寸变化相比更强[14]。
为制取规则排列、密度分布均匀且尺寸易控制的硅量子点,本课题组已采用光刻制备排列规则的种晶和后续镀膜退火的工艺,试图获取合格的硅量子点并设法运用于太阳能电池有源区,目前正处于分析检测阶段。
一般人们从两个方向上(即/bottom up 0and /top dow n 0)采取多种技术制作硅量子点[15]。
/bo ttom up 0法通常是采用化学或真空沉积技术从单个原子或分子上生长量子点,包括气相沉积、高温喷雾反应、通过溅射相分离富硅氧化物(SRO)、反应溅射、化学气相沉积(CVD)[16]、Si 离子植入SiO 2衬底法、激光熔蒸等。
/top dow n 0法通常采用破碎体材料的方式产生硅纳米晶,包括机械研磨、电化学腐蚀硅衬底等。
采用离子植入方法获得的硅量子点位置分布一般不规则并且尺寸较大难控制,机械研磨法获得的硅量子点大小不一。
2009年,K.M.Lee等[17]在低温下(低于200e)通过控制NH3/SiH4的比例采用接触反应CVD得到了线度为3.5~5nm的纳米晶硅。
澳大利亚新南威尔士大学马丁格林课题组[15,18~21]通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或反应溅射法轮流沉积富硅氧化物(或富硅氮化物或富硅碳化物)和硅氧化物(或硅氮化物或硅碳化物),采取类似制作超晶格的方式经过富硅层退火后形成硅量子点。
富硅氧化物(或富硅氮化物或富硅碳化物)以障碍物的形式阻碍硅原子扩散,因此过量的硅在退火过程中以纳米晶的形式凝析出来形成硅量子点,具体示意图如图2所示。
凝析出来的硅量子点平均线度一般在3~10nm[15]。
量子点在垂直于富硅氧化物(或富硅氮化物或富硅碳化物)面方向的线度由富硅氧化物(或富硅氮化物或富硅碳化物)层厚度决定,而平行于富硅氧化物(或富硅氮化物或富硅碳化物)面方向的线度一般不好控制[18,22]。