[發(fā)明專利]一種核殼結(jié)構(gòu)發(fā)白光器件及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710706337.8
• 申請(qǐng)日: 2017-08-17
• 公開（公告）號(hào): CN107316927A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王彩鳳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濱州學(xué)院
• 主分類號(hào): H01L33/08
• 分類號(hào): H01L33/08
• 代理公司: 威?？菩菍＠聞?wù)所37202
• 代理人: 于濤

1.一種核殼結(jié)構(gòu)發(fā)白光器件，其特征在于所述的該發(fā)白光器件的底部襯底為GaN襯底層，GaN襯底層的上方設(shè)有ZnO薄膜種子層，ZnO薄膜種子層上方設(shè)有ZnO納米棒，所述的ZnO納米棒周圍包覆ZnS:Mn薄膜殼層，ZnO納米棒和ZnS:Mn薄膜殼層構(gòu)成ZnO/ZnS:Mn核殼納米棒陣列，ZnS:Mn薄膜殼層、ZnO納米棒、ZnO薄膜種子層、GaN襯底層構(gòu)成ZnS:Mn/ZnO/GaN核殼納米棒陣列器件，ZnS:Mn/ZnO/GaN核殼納米棒陣列器件在325nm波長(zhǎng)的紫外光激發(fā)下，GaN襯底層發(fā)出的藍(lán)光可以透過上面材料，并與ZnO納米棒的黃綠光和ZnS:Mn薄膜殼層的橙紅光疊加在一起，獲得白光。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核殼結(jié)構(gòu)發(fā)白光器件，其特征在于所述的ZnO/ZnS:Mn核殼納米棒陣列的陣列縫隙和頂部填充設(shè)有透明導(dǎo)電薄膜，所述的GaN襯底層表面設(shè)有Pt/Ni（50nm/30nm）電極，帶有透明導(dǎo)電薄膜的ZnS:Mn/ZnO核殼層表面設(shè)有Pt/Ti（50nm/30nm）電極，在正向電壓激勵(lì)下，該器件呈現(xiàn)白光發(fā)射。

3.種核殼結(jié)構(gòu)發(fā)白光器件的制備方法，其特征在于所述的制作步驟如下：

步驟一：清洗GaN襯底，將Mg摻雜的p-GaN外延片（以藍(lán)寶石（0001）為襯底，在未摻雜的GaN緩沖層上生長(zhǎng)了約1μm厚的Mg摻雜p-GaN薄膜），先后放入丙酮和乙醇溶液中超聲波振蕩清洗10-30min，然后用去離子水沖洗干凈，用氮?dú)獯蹈?，GaN襯底層的發(fā)光峰位為430-450nm；

步驟二：在GaN襯底層上沉積ZnO薄膜種子層，沉積ZnO薄膜種子層的方法有：脈沖激光沉積法、磁控濺射法、電子束蒸發(fā)法，沉積的ZnO的厚度為30-50nm；

步驟三：在ZnO薄膜種子層上制備ZnO納米棒，制備ZnO納米棒的方法有：水熱合成法、化學(xué)水浴沉積法、電沉積法， ZnO納米棒的發(fā)光峰位為375-387nm和560-580nm；

步驟四：在ZnO納米棒上包覆ZnS:Mn薄膜殼層，沉積ZnS:Mn薄膜殼層的方法有：脈沖激光沉積法、磁控濺射法、電子束蒸發(fā)法，ZnS:Mn薄膜殼層的發(fā)光峰位為580-610nm，ZnO納米棒和ZnS:Mn薄膜殼層構(gòu)成ZnO/ZnS:Mn核殼納米棒陣列，ZnS:Mn薄膜殼層、ZnO納米棒、ZnO薄膜種子層、GaN襯底層構(gòu)成ZnS:Mn/ZnO/GaN核殼納米棒陣列器件，ZnS:Mn/ZnO/GaN核殼納米棒陣列器件在325nm波長(zhǎng)的紫外光激發(fā)下，GaN襯底層發(fā)出的藍(lán)光可以透過上面材料，并與ZnO納米棒的黃綠光和ZnS:Mn薄膜殼層的橙紅光疊加在一起，獲得白光，色坐標(biāo)為（0.31~0.35，0.30~0.34）再進(jìn)行增加電極進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)用；

步驟五：在ZnO/ZnS:Mn核殼納米棒陣列的頂端沉積透明導(dǎo)電薄膜，厚度為100-120nm，透明導(dǎo)電薄膜填充在ZnO/ZnS:Mn核殼納米棒陣列縫隙，并覆在ZnO/ZnS:Mn核殼納米棒陣列的頂端使ZnO/ZnS:Mn核殼納米棒陣列相互連接；

步驟六：分別在GaN襯底層制備Pt/Ni（50nm/30nm）電極，在包覆ZnO/ZnS:Mn核殼納米棒陣列表面的透明導(dǎo)電薄膜上制備Pt/Ti（50nm/30nm）電極；

步驟七：用正向電壓激發(fā)ZnS:Mn/ZnO/GaN核殼納米棒陣列，得到可見光區(qū)較強(qiáng)的白光發(fā)射，得到的白光發(fā)射光譜波長(zhǎng)范圍為350-800nm，色坐標(biāo)為（0.335~0.3393，0.3334~0.3366）。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種核殼結(jié)構(gòu)發(fā)白光器件及其制備方法，其特征在于所述的透明導(dǎo)電薄膜為ITO透明導(dǎo)電薄膜。

5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種核殼結(jié)構(gòu)發(fā)白光器件及其制備方法，其特征在于所述的ZnS:Mn薄膜殼層中的Mn2+的摻雜濃度為1%~3%。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種核殼結(jié)構(gòu)發(fā)白光器件及其制備方法，其特征在于所述的ZnS:Mn薄膜殼層中的Mn2+的最優(yōu)化摻雜濃度為1%。。