[發(fā)明專利]單根ZnO:Ga微米線異質(zhì)結(jié)基點(diǎn)光源器件及制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910337989.8
• 申請(qǐng)日: 2019-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN110137315A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 闞彩俠;周祥博;姜明明;施大寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L33/00
• 分類號(hào): H01L33/00;H01L33/26;H01L33/14;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔;王慧穎

本發(fā)明公開了單根ZnO:Ga微米線異質(zhì)結(jié)基點(diǎn)光源器件及制備方法，屬于半導(dǎo)體光電子器件技術(shù)領(lǐng)域，器件包括石英底座、p?GaN襯底、p?GaN襯底上方設(shè)置的AgNPs@ZnO:Ga復(fù)合體系，AgNPs@ZnO:Ga復(fù)合體系包括ZnO:Ga單根微米線、Ag納米顆粒層，Ag納米顆粒層可控的制作在單根ZnO:Ga單根微米線表面，形成Ag包裹ZnO:Ga微米線的復(fù)合結(jié)構(gòu)。在微米線表面濺射或旋涂化學(xué)合成Ag納米顆粒，可抑制ZnO的表面缺陷，提高微米線載流子的有效注入率，同時(shí)Ag納米顆粒的表面等離子體激元具有極強(qiáng)的場的限域性與場增強(qiáng)特性，能夠?qū)⒛芰肯抻蛴谝稽c(diǎn)，同時(shí)將載流子復(fù)合區(qū)域調(diào)控至同一區(qū)域，構(gòu)筑低維點(diǎn)發(fā)光二極管。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電子器件技術(shù)領(lǐng)域，涉及發(fā)光二極管，具體涉及單根ZnO:Ga微米線異質(zhì)結(jié)基點(diǎn)光源的制作。

背景技術(shù)

ZnO作為Ⅱ-Ⅵ族的直接帶隙、寬禁帶半導(dǎo)體材料，其禁帶寬度約3.37eV，室溫下激子束縛能高達(dá)60meV，被廣泛應(yīng)用于紫外波段的發(fā)光二極管和探測器。另外，ZnO的微納結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的單晶，天然的光學(xué)諧振腔，可控的結(jié)構(gòu)與形貌，有望實(shí)現(xiàn)高效發(fā)光和低閾值激光器件。但由于ZnO材料自身存在大量鋅填隙和氧空位缺陷，p型摻雜異常困難，載流子的有效注入率低等，使得目前ZnO基發(fā)光器件的發(fā)光效率普遍較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，基于金屬納米結(jié)構(gòu)的包裹構(gòu)筑一維諧振腔，利用金屬局域表面等離激元獨(dú)特的近場增強(qiáng)特性和場的局限性，將光子能量局域在納米尺度的微結(jié)構(gòu)中共振耦合增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)光子能量的長程傳輸，將結(jié)區(qū)耗盡層局域于微米線的一點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)電子的高效注入，以及將結(jié)區(qū)耗盡層局域于一點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)發(fā)光區(qū)局域于一點(diǎn)的新型發(fā)光二極管。

本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容為：

一種單根ZnO:Ga微米線異質(zhì)結(jié)基點(diǎn)光源器件，其特征在于，所述的器件包括石英底座、石英底座上方設(shè)置的p-GaN襯底、p-GaN襯底上方設(shè)置的AgNPs@ZnO:Ga復(fù)合體系、AgNPs@ZnO:Ga復(fù)合體系上方設(shè)置的ITO導(dǎo)電玻璃；所述的AgNPs@ZnO:Ga復(fù)合體系包括：ZnO:Ga單根微米線，ZnO:Ga單根微米線表面的Ag納米顆粒層，形成AgNPs@ZnO:Ga微米線；在高結(jié)晶質(zhì)量的單根ZnO:Ga微米線的特定區(qū)域包裹一層Ag納米顆粒，提高ZnO:Ga微米線的局部導(dǎo)電能力；同時(shí)利用Ag納米顆粒局域表面等離激元獨(dú)特的近場增強(qiáng)特性和場的局限性，實(shí)現(xiàn)金屬納米顆粒局域表面等離子體激元與ZnO激子之間的耦合，將結(jié)區(qū)耗盡層限域于微米線一點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)發(fā)光區(qū)局域于一點(diǎn)的新型發(fā)光二極管。AgNPs@ZnO:Ga微米線的包覆端制作有銦電極；所述的p-GaN襯底一側(cè)臺(tái)面制作有Ni/Au電極。

進(jìn)一步，所述的石英底座的厚度0.8～1.2mm，石英底座的長-寬設(shè)置為2.5-1.6cm；p-GaN襯底的厚度2～10um，p-GaN襯底的長-寬設(shè)置為0.8-1.0cm，空穴濃度為10¹⁷～10¹⁹/cm³，空穴遷移率為5～100cm²/V·s。

其中，石英底座長-寬設(shè)置為2.5-1.6cm，p-GaN襯底的長-寬設(shè)置為0.8-1.0cm，要保證黏貼用PMMA在石英片和p-GaN襯底之間透明，無氣泡；所述的ZnO:Ga單根微米線的電子濃度為10¹⁷～10¹⁹/cm³，電子遷移率為5～100cm²/V·s；所述的ZnO:Ga單根微米線的長度為0.5cm～1cm；所述的Ag納米顆粒層的厚度為15～60nm，所述的Ag納米顆粒層大于ZnO:Ga單根微米線長度一半或者裸露一端端口不定向?yàn)R射或旋涂Ag納米線。

本發(fā)明還公開了一種單根ZnO:Ga微米線異質(zhì)結(jié)基點(diǎn)光源器件的制備方法，其特征在于，步驟如下：