[發(fā)明專利]一種徑向結(jié)硅量子點(diǎn)電致發(fā)光器件及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110489814.6
• 申請(qǐng)日: 2021-05-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113206181A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐駿;陳佳明;李東珂;季陽(yáng);張陽(yáng)熠;孫騰;王理想
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L33/44
• 分類號(hào): H01L33/44;H01L33/06;H01L33/34;H01L33/00
• 代理公司: 南京樂(lè)羽知行專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32326
• 代理人: 李培

1.一種徑向結(jié)硅量子點(diǎn)電致發(fā)光器件，其特征在于：包括刻蝕有硅納米線陣列的硅襯底樣品，所述樣品表面沉積有Al₂O₃鈍化層，所述Al₂O₃鈍化層表面設(shè)有硅量子點(diǎn)/二氧化硅多層膜，所述硅量子點(diǎn)/二氧化硅多層膜表面沉積有TiO₂層，所述TiO₂層表面濺射有Au層，所述Au層上鍍有ITO電極，所述硅襯底樣品的背面蒸鍍有鋁電極。

2.一種徑向結(jié)硅量子點(diǎn)電致發(fā)光器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：制備硅納米線及Al₂O₃鈍化

1.1）利用硝酸銀和氫氟酸的混合液對(duì)P型硅襯底刻蝕形成硅納米線陣列，通過(guò)控制反應(yīng)時(shí)間來(lái)控制硅納米線的刻蝕長(zhǎng)度；

1.2）刻蝕完成之后用硝酸溶液將樣品表面雜質(zhì)清除，再用去離子水清洗、烘干；

1.3）利用原子層沉積技術(shù)在刻蝕的硅納米線表面沉積一層Al₂O₃鈍化表面的缺陷；

第二步：制備硅量子點(diǎn)多層膜

將上述鈍化后的硅納米線陣列放于PECVD系統(tǒng)中，交替通入硅烷和氧氣以形成非晶硅/二氧化硅多層膜，隨后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，經(jīng)高溫退火結(jié)晶，形成硅量子點(diǎn)/二氧化硅多層膜結(jié)構(gòu)；

第三步：引入TiO₂/Au復(fù)合層及電極制備

3.1）在退火后的樣品背面，即p硅襯底底部利用熱蒸發(fā)蒸鍍鋁電極，接著將其放入400℃氮?dú)夥諊羞M(jìn)行合金化處理；

3.2）將樣品放入原子層沉積系統(tǒng)中，沉積一層2~6nm厚度的TiO₂層；

3.3）利用磁控濺射在TiO₂上濺射一層2~8nm厚度的Au層，濺射功率為60W，時(shí)間100s；

3.4）利用磁控濺射技術(shù)在樣品之上濺射點(diǎn)狀I(lǐng)TO電極，完成硅徑向結(jié)硅量子點(diǎn)電致發(fā)光器件的制備。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的徑向結(jié)硅量子點(diǎn)電致發(fā)光器件的制備方法，其特征在于，在步驟1.1中，首先對(duì)p型硅襯底進(jìn)行RCA標(biāo)準(zhǔn)工藝清洗，隨后將其放于刻蝕液中進(jìn)行12分鐘的刻蝕，刻蝕液為0.2mol/L的AgNO₃溶液：氫氟酸：去離子水=1:2.5:6.5比例配制，其刻蝕得到的納米線高度為700nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的徑向結(jié)硅量子點(diǎn)電致發(fā)光器件的制備方法，其特征在于，在步驟1.3中，利用ALD原子層沉積系統(tǒng)在納米線上生長(zhǎng)6nm的Al₂O₃薄膜。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的徑向結(jié)硅量子點(diǎn)電致發(fā)光器件的制備方法，其特征在于，在第二步包括：

2.1）將氧化鋁鈍化的硅納米線置于PECVD生長(zhǎng)系統(tǒng)中，交替通入硅烷和氧氣以完成非晶硅/氧化硅制備：生長(zhǎng)溫度為250℃，功率源頻率為13.56MHz，功率為20W，硅烷流量為5sccm，每周期生長(zhǎng)時(shí)間為90s，預(yù)計(jì)生長(zhǎng)厚度為6~8nm；氧氣流量為20sccm，原位氧化時(shí)間為90s，預(yù)計(jì)生長(zhǎng)厚度為3nm；非晶硅/二氧化硅的周期為6個(gè)；

2.2）將樣品置于管式退火爐內(nèi)在氮?dú)夥諊羞M(jìn)行脫氫處理；

2.3）在1000℃氮?dú)夥諊型嘶?小時(shí)，非晶硅子層晶化最終形成納米硅量子點(diǎn)/二氧化硅多層膜。