CN101894893A - 基于双层MgZnO薄膜异质结的电致发光器件 - Google Patents

基于双层MgZnO薄膜异质结的电致发光器件 Download PDF

Info

Publication number
CN101894893A
CN101894893A CN2010101955100A CN201010195510A CN101894893A CN 101894893 A CN101894893 A CN 101894893A CN 2010101955100 A CN2010101955100 A CN 2010101955100A CN 201010195510 A CN201010195510 A CN 201010195510A CN 101894893 A CN101894893 A CN 101894893A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
electroluminescent device
substrate
layer
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2010101955100A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101894893B (zh
Inventor
马向阳
田野
杨德仁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN201010195510.0A priority Critical patent/CN101894893B/zh
Publication of CN101894893A publication Critical patent/CN101894893A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101894893B publication Critical patent/CN101894893B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于双层MgZnO薄膜异质结的电致发光器件，包括衬底以及从下至上依次覆于衬底上的发光层和势垒层，所述的发光层为Mg0.15Zn0.85O薄膜，所述的势垒层为MgXZn1-XO薄膜，其中X为0.2～0.9。本发明还公开一种上述电致发光器件的制备方法，包括依次在衬底上沉积Mg0.15Zn0.85O薄膜、MgXZn1-XO薄膜以及电极。本发明电致发光器件Mg0.15Zn0.85O薄膜会发光，可以通过改变MgxZn1-xO薄膜中的Mg含量调节发出激光的波长。而且制备工艺简单、易于实现，所用的设备与现行成熟的硅器件工艺兼容。

Description

基于双层MgZnO薄膜异质结的电致发光器件
技术领域
本发明涉及一种电致发光器件制备领域，特别涉及一种基于双层MgZnO薄膜异质结的电致发光器件及其制备方法。
背景技术
目前，由于光电技术的发展，对紫外对紫外激光、高密度存储以及其他短波长光电器件的需求，使得波长可调的宽禁带半导体受到了越来越多的关注。
其中，MgZnO薄膜通过调节Mg的含量，在保持纤锌矿结构的情况下禁带宽度在3.37～4.28eV内可调节(A.Ohtomo，M.Kawasaki，T.Koida，K.Masubuchi，H.Koinuma，Y.Sakurai，Y.Yoshida，T.Yasuda，and Y.Segawa，Appl.Phys.Lett.72，2466-2648(1998))。又由于MgZnO薄膜具有较高的折射率和较强的光增益，是制备波长可调的紫外随机激光的优良材料(H.Y.Yang，S.F.Yu，S.P.Lau，J.Cryst.Growth.312，16-18(2009))。在MgxZn1-xO薄膜的光抽运随机激光方面，目前已经有所报道(H.Y.Yang，S.P.Lau，S.F.Yu，M.Tanemura，T.Okita，H.Hatano，K.S.Teng and S.P.Wilks，Appl.Phys.Lett.89，081107(2006))。利用溶胶-凝胶法制备硅基MgxZn1-XO薄膜金属-绝缘层(SiO2)-半导体(MIS)器件，在正向偏压下得到了电抽运紫外随机激光。通过改变MgxZn1-XO薄膜的组分，实现了激光波长可调(YeTian，Xiangyang Ma，Peiliang Chen，Yuanyuan Zhang，Deren Yang，Opt.Express.18，10668(2010))。
中国专利200610155670.6公开了一种硅基MgXZn1-XO紫外电致发光器件及其制备方法。该器件在硅衬底的正面自下而上依次沉积MgXZn1-XO薄膜层，0.1＜X＜0.3、SiO2或Al2O3薄膜层和电极，在硅衬底背面沉积欧姆接触电极。其制备步骤如下：先将硅衬底清洗后放入直流反应磁控溅射装置的反应室中，进行溅射生长，得到MgXZn1-XO薄膜层；然后用化学气相沉积法或蒸发法或溅射法或溶胶-凝胶方法在MgXZn1-XO薄膜上沉积SiO2或Al2O3薄膜；再在SiO2薄膜上溅射电极，在硅衬底背面溅射欧姆接触电极。然而，在这种器件中SiO2薄膜的禁带宽度是不可调控的，不利于优化器件性能。
发明内容
本发明提供了一种结构简单且易于实现的基于双层MgZnO薄膜异质结的电致发光器件。
一种基于双层MgZnO薄膜异质结的电致发光器件，包括衬底以及从下至上依次覆于衬底上的发光层和势垒层，所述的发光层为Mg0.15Zn0.85O薄膜，所述的势垒层为MgXZn1-XO薄膜，其中X为0.2～0.9。
所述的衬底为N型硅片，电阻率为0.005～50欧姆·厘米。
所述的Mg0.15Zn0.85O薄膜厚度为100～120nm。
所述的MgXZn1-XO薄膜为厚度为50～60nm。
本发明还提供了一种电致发光器件的制备方法，包括步骤：
(1)将Mg0.15Zn0.85O溶胶旋涂于衬底的第一面，烘干后进行热处理，形成Mg0.15Zn0.85O薄膜；
(2)将MgXZn1-XO溶胶旋涂于Mg0.15Zn0.85O薄膜上，烘干后进行热处理，形成MgXZn1-XO薄膜，X值为0.2～0.9；
(3)在MgXZn1-XO薄膜上溅射Au电极，在衬底第二面溅射欧姆接触电极。
步骤(1)和步骤(2)中烘焙温度为200～400℃，烘焙时间为10～15min，该温度正好使薄膜固化。步骤(1)中热处理温度为600～800℃，热处理时间为1～2小时。步骤(2)中热处理温度为450～550℃，热处理时间为1～2小时。热处理时间温度越高、时间越长，则有机物挥发越充分，但会增加制造成本。
上述Mg0.15Zn0.85O溶胶或MgXZn1-XO溶胶均可以通过将醋酸锌、醋酸镁以及稳定剂溶于有机溶剂中搅拌制得，醋酸锌与醋酸镁摩尔比根据最终溶胶中镁和锌的摩尔比来确定，如Mg0.15Zn0.85O，醋酸锌与醋酸镁摩尔比为17∶3。有机溶剂最好选用乙二醇甲醚、稳定剂最好选用乙醇胺，它们最终会被分解或挥发，用量根据实际需要添加。
在一定的正向偏压下，本发明电致发光器件Mg0.15Zn0.85O薄膜会发光，可以通过改变MgxZn1-xO薄膜中的Mg含量调节发出激光的波长。而且制备工艺简单、易于实现，所用的设备与现行成熟的硅器件工艺兼容。
附图说明
图1为本发明电致发光器件的机构示意图；
图2为实施例1电致发光器件在不同电流下的EL谱图；
图3为实施例2电致发光器件在不同电流下的EL谱图；
图4为实施例3电致发光器件在不同电流下的EL谱图；
图5为实施例4电致发光器件在不同电流下的EL谱图。
具体实施方式
将摩尔比为x∶y的醋酸锌和醋酸镁以及乙醇胺溶于乙二醇甲醚中，搅拌制得MgyZnxO溶胶，醋酸锌和醋酸镁的摩尔比根据最终溶胶中锌镁比来确定，如制备Mg0.15Zn0.85O醋酸锌和醋酸镁的摩尔比为17∶3。制备MgXZn1-XO溶胶醋酸锌和醋酸镁的摩尔比为X∶(1-X)。乙醇胺与醋酸锌的摩尔浓度相同，调节乙二醇甲醚的用量使溶胶中的醋酸锌的摩尔浓度为0.6mol/L。
实施例1
(1)取电阻率为0.005欧姆·厘米、大小为15×15mm2、厚度为675微米的N型<100>硅片，清洗后将Mg0.15Zn0.85O溶胶旋涂在硅衬底上，在300℃的温度下烘干10分钟，重复两次；在氧气气氛、750℃的温度下进行热处理1小时，形成Mg0.15Zn0.85O薄膜。厚度约为120nm。
(2)将Mg0.2Zn0.8O溶胶旋涂Mg0.15Zn0.85O薄膜上，在300℃温度下烘干10分钟，并在自然空气条件下，在空气气氛、500℃的温度下进行热处理1小时，最后形成的Mg0.2Zn0.8O薄膜厚度约为60nm。
(3)在Mg0.2Zn0.8O薄膜上溅射约20nm厚的半透明Au电极，在硅衬底背面溅射沉积100nm厚的Au电极，两者的面积均为10×10mm2。
最终形成如图1所示的结构电致发光器件，包括衬底1，衬底上从下至上发光层2、势垒层3和半透明电极4，发光层2为Mg0.15Zn0.85O薄膜，势垒层为Mg0.2Zn0.8O薄膜，衬底另一面溅射欧姆接触电极5，此处同样为Au电极。
将20nm的Au电极连接正极，100nmAu电极连接负极，测试该器件不同注入电流下的电致发光光谱(EL)。如图2所示，该光谱覆盖了紫外至可见发光区，且随着注入电流的增大，电致发光的强度也随之增大。
实施例2
(1)取电阻率为0.005欧姆·厘米、大小为15×15mm2、厚度为675微米的N型<100>硅片，清洗后将Mg0.15Zn0.85O溶胶旋涂在硅衬底上，在200℃的温度下烘干10分钟，重复两次；在氧气气氛、750℃的温度下进行热处理1小时，形成Mg0.15Zn0.85O薄膜。厚度约为120nm。
(2)将Mg0.25Zn0.75O溶胶旋涂Mg0.15Zn0.85O薄膜上，在200℃温度下烘干10分钟，并在自然空气条件下，在空气氛围、500℃的温度下进行热处理1小时，最后形成的Mg0.25Zn0.75O薄膜厚度约为60nm。
(3)在Mg0.25Zn0.75O薄膜上溅射约20nm厚的半透明Au电极，在硅衬底背面溅射沉积100nm厚的Au电极，两者的面积均为10×10mm2。
上述器件其结构同实施例1，将20nm的Au电极连接正极，100nmAu电极连接负极，测试该器件不同注入电流下的电致发光光谱(EL)。如图3所示，该光谱覆盖了紫外至可见发光区，且随着注入电流的增大，电致发光的强度也随之增大，光谱在紫外光区(350-400nm)出现了一些尖锐的发光峰，这是由于电抽运随机激光引起的。
实施例3
(1)取电阻率为0.005欧姆·厘米、大小为15×15mm2、厚度为675微米的N型<100>硅片，清洗后将Mg0.15Zn0.85O溶胶旋涂在硅衬底上，在200℃的温度下烘干15分钟，重复两次；在氧气气氛、600℃的温度下进行热处理2小时，形成Mg0.15Zn0.85O薄膜。厚度约为120nm。
(2)将Mg0.35Zn0.65O溶胶旋涂Mg0.15Zn0.85O薄膜上，在300℃温度下烘干10分钟，并在自然空气条件下，在空气气氛、450℃的温度下进行热处理2小时，最后形成的Mg0.35Zn0.65O薄膜厚度约为60nm。
(3)在Mg0.35Zn0.65O薄膜上溅射约20nm厚的半透明Au电极，在硅衬底背面溅射沉积100nm厚的Au电极，两者的面积均为10×10mm2。
上述器件其结构同实施例1，将20nm的Au电极连接正极，100nmAu电极连接负极，测试该器件不同注入电流下的电致发光光谱(EL)。如图3所示，该光谱覆盖了紫外至可见发光区，且随着注入电流的增大，电致发光的强度也随之增大，光谱在紫外光区(350-400nm)出现了一些尖锐的发光峰，这是由于电抽运随机激光引起的。
实施例4
(1)取电阻率为0.005欧姆·厘米、大小为15×15mm2、厚度为675微米的N型<100>硅片，清洗后将Mg0.15Zn0.85O溶胶旋涂在硅衬底上，在400℃的温度下烘干10分钟，重复两次；在氧气气氛、800℃的温度下进行热处理1小时，形成Mg0.15Zn0.85O薄膜。厚度约为120nm。
(2)将Mg0.9Zn0.1O溶胶旋涂Mg0.15Zn0.85O薄膜上，在200℃温度下烘干15分钟，并在自然空气条件下，在空气气氛、550℃的温度下进行热处理1小时，最后形成的Mg0.9Zn0.1O薄膜厚度约为60nm。
(3)在Mg0.9Zn0.1O薄膜上溅射约20nm厚的半透明Au电极，在硅衬底背面溅射沉积100nm厚的Au电极，两者的面积均为10×10mm2。
上述器件其结构同实施例1，将20nm的Au电极连接正极，100nmAu电极连接负极，测试该器件不同注入电流下的电致发光光谱(EL)。如图3所示，该光谱覆盖了紫外至可见发光区，且随着注入电流的增大，电致发光的强度也随之增大，光谱在紫外光区(350-400nm)出现了一些尖锐的发光峰，这是由于电抽运随机激光引起的。

Claims (8)

1.一种基于双层MgZnO薄膜异质结的电致发光器件，包括衬底以及从下至上依次覆于衬底上的发光层和势垒层，其特征在于：所述的发光层为Mg0.15Zn0.85O薄膜，所述的势垒层为MgXZn1-XO薄膜，其中X为0.2～0.9。
2.根据权利要求1所述的电致发光器件，其特征在于：所述的衬底为N型硅片。
3.根据权利要求1所述的电致发光器件，其特征在于：所述的Mg0.15Zn0.85O薄膜厚度为100～120nm。
4.根据权利要求1所述的电致发光器件，其特征在于：所述的MgXZn1-XO薄膜为厚度为50～60nm。
5.一种电致发光器件的制备方法，包括步骤：
(1)将Mg0.15Zn0.85O溶胶旋涂于衬底的第一面，烘干后进行热处理，形成Mg0.15Zn0.85O薄膜；
(2)将MgXZn1-XO溶胶旋涂于Mg0.15Zn0.85O薄膜上，烘干后进行热处理，形成MgXZn1-XO薄膜，X值为0.2～0.9；
(3)在MgXZn1-XO薄膜上溅射Au电极，在衬底第二面溅射欧姆接触电极。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)和步骤(2)中烘焙温度为200～400℃，烘焙时间为10～15min。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中热处理温度为600～800℃，热处理时间为1～2小时。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中热处理温度为450～550℃，热处理时间为1～2小时。
CN201010195510.0A 2010-06-08 2010-06-08 基于双层MgZnO薄膜异质结的电致发光器件 Expired - Fee Related CN101894893B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010195510.0A CN101894893B (zh) 2010-06-08 2010-06-08 基于双层MgZnO薄膜异质结的电致发光器件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010195510.0A CN101894893B (zh) 2010-06-08 2010-06-08 基于双层MgZnO薄膜异质结的电致发光器件

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101894893A true CN101894893A (zh) 2010-11-24
CN101894893B CN101894893B (zh) 2014-05-14

Family

ID=43104032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010195510.0A Expired - Fee Related CN101894893B (zh) 2010-06-08 2010-06-08 基于双层MgZnO薄膜异质结的电致发光器件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101894893B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106756901A (zh) * 2016-11-25 2017-05-31 长春理工大学 亚稳态高镁MgZnO固溶合金薄膜激光烧蚀制作方法
CN109301036A (zh) * 2018-11-14 2019-02-01 长春理工大学 一种基于激光烧结法的均匀MgZnO薄膜制备技术
CN110707174A (zh) * 2019-10-14 2020-01-17 成都中建材光电材料有限公司 一种掺硒碲化镉薄膜电池

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005243955A (ja) * 2004-02-26 2005-09-08 Shin Etsu Handotai Co Ltd 発光素子およびその製造方法
US20060220029A1 (en) * 2003-03-27 2006-10-05 Shin-Etau Handotai Co., Ltd. Light-emitting device and method for manufacturing light-emitting device
CN101043775A (zh) * 2006-12-30 2007-09-26 浙江大学 一种硅基MgxZn1－xO紫外电致发光器件及其制备方法
WO2008143066A1 (ja) * 2007-05-23 2008-11-27 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology 半導体素子
CN101404313A (zh) * 2008-11-04 2009-04-08 浙江大学 一种硅基氧化锌双向直流紫外电致发光器件及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060220029A1 (en) * 2003-03-27 2006-10-05 Shin-Etau Handotai Co., Ltd. Light-emitting device and method for manufacturing light-emitting device
JP2005243955A (ja) * 2004-02-26 2005-09-08 Shin Etsu Handotai Co Ltd 発光素子およびその製造方法
CN101043775A (zh) * 2006-12-30 2007-09-26 浙江大学 一种硅基MgxZn1－xO紫外电致发光器件及其制备方法
WO2008143066A1 (ja) * 2007-05-23 2008-11-27 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology 半導体素子
CN101404313A (zh) * 2008-11-04 2009-04-08 浙江大学 一种硅基氧化锌双向直流紫外电致发光器件及其制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106756901A (zh) * 2016-11-25 2017-05-31 长春理工大学 亚稳态高镁MgZnO固溶合金薄膜激光烧蚀制作方法
CN106756901B (zh) * 2016-11-25 2019-03-08 长春理工大学 亚稳态高镁MgZnO固溶合金薄膜激光烧蚀制作方法
CN109301036A (zh) * 2018-11-14 2019-02-01 长春理工大学 一种基于激光烧结法的均匀MgZnO薄膜制备技术
CN110707174A (zh) * 2019-10-14 2020-01-17 成都中建材光电材料有限公司 一种掺硒碲化镉薄膜电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN101894893B (zh) 2014-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6806503B2 (en) Light-emitting diode and laser diode having n-type ZnO layer and p-type semiconductor laser
KR100688006B1 (ko) 투명전도막의 제조방법 및 화합물반도체발광소자의제조방법
CN103972416B (zh) 基于反向结构的半导体量子点发光二极管及其制备方法
CN104124316B (zh) 一种无机电致发光器件及其制备方法
Yap et al. Influence of thickness of functional layer on performance of organic salt-doped OLED with ITO/PVK: PBD: TBAPF6/Al structure
JP2022010127A (ja) ガスバリアフィルムの製造方法、透明導電部材の製造方法、及び、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法
Alsharafi et al. Boosting the performance of quantum dot light-emitting diodes with Mg and PVP Co-doped ZnO as electron transport layer
CN101894893B (zh) 基于双层MgZnO薄膜异质结的电致发光器件
CN102157655A (zh) 基于钛酸锶/p型硅异质结的电致发光器件及制备方法
CN106784199A (zh) 全无机qled显示器件及其制备方法
CN104124317B (zh) 一种掺钕的无机电致红外发光器件及其制备方法
CN109119544A (zh) 一种新型发光层结构的钙钛矿电致发光器件及其制备方法
Afandi et al. White electroluminescence from Ce3+-doped bi-phase calcium silicate in metal-oxide-semiconductor structure
CN102800780B (zh) 一种电致红外发光器件及其制备方法
WO2016163215A1 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2008166343A (ja) 線状発光装置
KR100792823B1 (ko) 발광 소자 및 그 제조 방법
CN113506858A (zh) 一种镉掺杂钙钛矿发光二极管及其制备方法
CN102290707B (zh) 紫外及可见并存的电抽运随机激射器件及制备方法
CN110970534A (zh) 一种氧化镍薄膜及其制备方法、量子点发光二极管
TWI662106B (zh) 一種具障礙層的稀土元素發光二極體結構
TWI305113B (zh)
KR20230127679A (ko) 저전압 mos 구조 가시광선 면발광소자 및 이의 제조 방법
JP2008034382A (ja) 電界発光素子の製造方法
Kim et al. Alkoxysilane‐Treated SnO2 Interlayer for Energy Band Alignment of SnO2 Electron Injection Layer in Inverted Perovskite Light‐Emitting Diodes

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140514

Termination date: 20150608

EXPY Termination of patent right or utility model