CN104157705B - 一种阻隔膜层、具其的光电器件及光电器件的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种阻隔膜层、具其的光电器件及光电器件的制作方法，涉及电子器件领域，解决了现有的封装膜层封装效果不佳的问题。一种阻隔膜层，形成所述阻隔膜层的材料包括拓扑绝缘体，所述阻隔膜层在图案化的基底表面形成。
Description
技术领域
本发明涉及电子器件领域，尤其涉及一种阻隔膜层、具其的光电器件及光电器件的制作方法。
背景技术
光电器件主要是指利用半导体光敏特性工作的光电导器件或利用半导体光生伏特效应工作的光电池和半导体发光器件。如光导管、光电池、发光二极管、光电晶体管、热敏电阻等，其广泛应用于各领域。
光电器件中大部分需采用阻隔膜层以阻挡光电器件与空气和水蒸气的接触，提高器件的寿命。
以有机发光显示器件为例，其可应用于显示领域，用于形成有机发光显示器。有机发光显示器件寿命降低的主要因素有三方面：首先，有机发光器件中电极多采用如Al、Mg、Ca等的金属材料，一般比较活泼，易在空气中或其他含有氧的气氛中受到侵蚀；其次，氧气与发光层发生氧化作用所生成的羟基化合物是有效的淬灭剂，会显著降低有机发光显示器件的发光量子效率；再次，有机发光器件工作时产生的热量会进一步加剧器件中的发光材料、电极材料等在空气中的老化。
因此，现有一般利用氮化硅等形成阻隔膜层对有机发光器件进行封装，隔绝空气和水蒸气，就可以大大延长器件寿命，但现有的阻隔膜层对光电器件的封装效果一般。
发明内容
本发明的实施例提供一种阻隔膜层、具其的光电器件及光电器件的制作方法，解决了现有的阻隔膜层封装效果不佳的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
本发明实施例提供了一种阻隔膜层，形成所述阻隔膜层的材料包括拓扑绝缘体，所述阻隔膜层在图案化的基底表面形成。
本发明实施例提供了一种光电器件，包括衬底以及形成在所述衬底第一表面上的功能层，还包括形成在所述衬底第一表面上的至少一层阻隔膜层，其中，所述阻隔膜层为本发明实施例提供的任一所述的阻隔膜层。
本发明实施例提供了一种光电器件的制作方法，包括：
利用拓扑绝缘体形成阻隔膜层图案；
在衬底的第一表面上形成多层结构，所述多层结构包括功能层及由阻隔膜层图案形成的阻隔膜层。
本发明的实施例提供一种阻隔膜层、具其的光电器件及光电器件的制作方法，形成阻隔膜层的材料包括拓扑绝缘体，阻隔膜层不仅阻隔水汽和氧气的阻隔效果好，且有利于其他器件的散热和防静电的作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种光电器件示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种光电器件示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种光电器件示意图；
图4为本发明实施例提供的一种光电器件的制作方法示意图；
图5为本发明实施例提供的一种利用拓扑绝缘体形成阻隔膜层图案的示意图；
图6为本发明实施例提供的一种在衬底的第一表面上形成多层结构示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种在衬底的第一表面上形成多层结构示意图；
图8为本发明实施例提供的另一种光电器件的制作方法示意图；
图9为本发明实施例提供的一种具体的光电器件的制作方法示意图。
附图标记：
11-衬底；12-功能层；13-密封胶；14-第一阻隔膜层；15-第二阻隔膜层；16-第三阻隔膜层；17-绝缘层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种阻隔膜层，其中，形成阻隔膜层的材料包括拓扑绝缘体，阻隔膜层在图案化的基底表面形成的。
形成阻隔膜层的材料包括拓扑绝缘体，即阻隔膜层可以仅由拓扑绝缘体形成，还可以是由拓扑绝缘体以及聚合物等形成的混合材料形成。本发明实施例以阻隔膜层由拓扑绝缘体形成为例进行详细说明。
拓扑绝缘体(topological insulator)是近年来新认识到的一种物质形态。拓扑绝缘体的体能带结构和普通绝缘体一样，都在费米能级处有一有限大小的能隙，但是在它的边界或表面却是无能隙的、狄拉克(Dirac)型、自旋非简并的导电的边缘态，这是它有别于普通绝缘体的最独特的性质。这样的导电边缘态是稳定存在的，所以信息的传递可以通过电子的自旋，而不像传统材料通过电荷，因此，拓扑绝缘体的导电性能更好且不涉及耗散即不发热。此外，由于拓扑绝缘体具有的拓扑性质，其形成的阻隔薄膜不仅对水汽和氧气的阻隔效果好，还具有散热以及防止静电的作用。
所述阻隔膜层通过在图案化的基底表面形成，即本发明实施例中，所述阻隔膜层在形成过程中，首先对基底进行图案化刻蚀，形成具有阻隔膜层图案的基底表面，再在所述基底表面形成拓扑绝缘体的阻隔膜层。
本发明实施例提供了一种由拓扑绝缘体形成的阻隔膜层，阻隔膜层不仅阻隔水汽和氧气的阻隔效果好，且有利于其他器件的散热和防静电的作用。
优选的，阻隔膜层为二维纳米结构的拓扑绝缘体。二维纳米结构的拓扑绝缘体，即由拓扑绝缘体形成的纳米尺寸厚度的膜，可以是由拓扑绝缘体形成的二维纳米薄膜、二维纳米薄片、二维纳米带等。二维纳米结构的拓扑绝缘体具有超高比表面积和能带结构的可调控性，能显著降低体态载流子的比例和凸显拓扑表面态，进而导电性能更好。
可选的，二维纳米结构还可以为二维条带状纳米结构或为二维菱形纳米结构。当然，二维纳米结构还可以是二维网状纳米结构，二维网状纳米结构具有多个阵列排布的网孔。且具体的，网孔为菱形、正四边形或正六边形等。
需要说明的是，二维纳米结构的拓扑绝缘体因其与石墨烯结构类似具有较高的柔韧性，且基本肉眼不可见的高透过率，使其更适用于显示器件。
可选的，拓扑绝缘体包括HgTe、BixSb1-x、Sb2Te3、Bi2Te3、Bi2Se3、T1BiTe2、T1BiSe2、Ge1Bi4Te7、Ge2Bi2Te5、Ge1Bi2Te4、AmN、PuTe、单层锡以及单层锡变体材料中的至少一种。
其中，Ge1Bi4Te7、Ge2Bi2Te5以及Ge1Bi2Te4属于硫属化物。AmN以及PuTe属于具有强相互作用的拓扑绝缘体。当然，拓扑绝缘体还可以是三元赫斯勒化合物等其他材料。
具体的，拓扑绝缘体包括HgTe、BixSb1-x、Sb2Te3、Bi2Te3、Bi2Se3、T1BiTe2、T1BiSe2、Ge1Bi4Te7、Ge2Bi2Te5、Ge1Bi2Te4、AmN、PuTe、单层锡以及单层锡变体材料中的至少一种，即拓扑绝缘体可以为HgTe或BixSb1-x或Sb2Te3或Bi2Te3或Bi2Se3或T1BiTe2或T1BiSe2或Ge1Bi4Te7或Ge2Bi2Te5或Ge1Bi2Te4或AmN或PuTe或单层锡或单层锡变体材料。还可以是上述材料中的多种形成的混合材料，例如可以是上述材料中的两种形成的混合材料。当然，也可以是上述材料中的三种形成的混合材料等。且当拓扑绝缘体为至少两种材料形成的混合材料，则还可以通过选择具有互补特性的材料混合，以提高混合后材料的特性。
优选的，拓扑绝缘体为单层锡或单层锡的变体材料。单层锡为只有一个锡原子厚度的二维材料，原子层厚度的级别使其具有较好的光透过率；与石墨烯类似，具有较好的韧性，且透过率高。
单层锡原子在常温下导电率可以达到100％，可能成为一种超级导体材料。具体的，单层锡的变体材料是通过对单层锡进行表面修饰或磁性掺杂形成。其中，对单层锡进行表面修饰可以是对单层锡添加-F,-Cl,-Br,-I和–OH等功能基实现其改性。
进一步优选的，单层锡的变体材料为对单层锡进行氟原子的表面修饰，形成的锡氟化合物。当添加F原子到单层锡原子结构中时，单层锡在温度高达100℃时导电率也能达到100％，且性质依然稳定。
本发明实施例提供了一种光电器件，包括衬底以及形成在衬底第一表面上的功能层，还包括形成在衬底第一表面上的至少一层阻隔膜层，其中，阻隔膜层为本发明实施例提供的任一项的阻隔膜层。
需要说明的是，光电器件可以有机发光器件，还可以是晶体管等。对应的，当光电器件为有机发光器件，则功能层可以有机发光功能层，其具体可以包括空穴传输功能层(HTL层)、空穴注入功能层(HIL层)、发光功能层(EML层)、电子注入功能层(EIL层)以及电子传输功能层(ETL层)等；当光电器件为晶体管，则功能层包括栅极、绝缘层、有源层、源极和漏极。当然，光电器件还可以是其他器件，则对应的功能层与上述不同。本发明实施例仅以光电器件为有机发光二极管器件为例进行详细说明。
光电器件包括形成在衬底第一表面上的至少一层阻隔膜层，即在衬底的第一表面形成有功能层以及至少一层阻隔膜层。具体的，可以是在衬底的第一表面形成有功能层以及两层阻隔膜层，且两层功能层与功衬底上功能层的位置关系可以根据具体情况具体设置。
本发明实施例中的“上”、“下”以制造薄膜或图案时的先后顺序为准，例如，在上的薄膜或图案是指相对在后形成的薄膜或图案，在下的薄膜或图案是指相对在先形成的薄膜或图案。
可选的，阻隔膜层通过黏着层粘附在衬底上。其中，黏着层可以是由双面胶或胶水等具有粘附特性的物质形成。
可选的，如图1所示，在功能层12的上面形成有第一阻隔膜层14。进一步的，如图1所示，第一阻隔膜层14与功能层12不接触，则第一阻隔膜层14与功能层12无电连接。
第一阻隔膜层形成在功能层的上面，可以是在功能层上形成绝缘层，再在绝缘层上形成第一阻隔膜层；还可以是如图1所示，在第一阻隔膜层14和衬底11之间形成有密封胶13，第一阻隔膜层14位于密封胶13的上面。本发明实施例仅以附图所示的为例进行详细说明。
优选的，如图2所示，在功能层12和衬底11之间形成有第二阻隔膜层15。具体的，如图2所示，在功能层12与第二阻隔膜层15之间形成绝缘层17。由于第二阻隔膜层15位于功能层12和衬底11之间，若功能层12与第二阻隔膜层15的接触面为导电层，则还可以是在功能层12与第二阻隔膜层15之间形成绝缘层17。若功能层12与第二阻隔膜层15的接触面为绝缘材料形成，则可以无需设置绝缘层。
可选的，如图3所示，在与衬底11第一表面相对的第二表面形成有第三阻隔膜层16。第三阻隔膜层还有利于阻隔水汽以及防止静电。
可选的，如图1-图3所示，在阻隔膜层和衬底之间形成有密封胶，密封胶包含拓扑绝缘体。密封胶用于基板对盒中密封对盒的两个基板。密封胶包括拓扑绝缘体，则密封胶具有拓扑性质，进一步可以通过密封胶阻隔水汽以及散热等，提高器件的性能。
本发明实施例提供了一种光电器件的制作方法，如图4所示，包括：
步骤101、利用拓扑绝缘体形成阻隔膜层图案。
所述阻隔膜层图案可以是第一阻隔膜层图案，还可以是第二阻隔膜层图案或第三阻隔膜层图案等，其图案可能有所不同，但其制作方法基本相同。
具体的，如图5所示，上述步骤101具体包括：
步骤1011、对基底进行图案化刻蚀，形成对应阻隔膜层的图案。
具体的，基底可以是云母，还可以是SrTiO3(111)，以及通过分子束外延法可在其表面生长拓扑绝缘体薄膜的其他基底。本发明实施例中以所述基底为云母为例进行详细说明。
步骤1012、在图案化的基底表面形成拓扑绝缘体的薄膜。
具体的，在图案化的云母基底表面，通过分子束外延生长Bi2Se3薄膜。当然，还可以生长其他拓扑绝缘体薄膜，本发明实施例以拓扑绝缘体为Bi2Se3为例进行详细说明。
步骤1013、将所述基底去除，得到阻隔膜层图案。
将云母基底溶解掉，得到拓扑绝缘体的阻隔膜层图案。
步骤102、在衬底的第一表面上形成多层结构，多层结构包括功能层及由阻隔膜层图案形成的阻隔膜层。
具体的，多层结构根据不同器件及具体结构有所不同。
如图6所示，上述步骤102具体包括：
步骤1021、在衬底的第一表面形成功能层。
具体的，在衬底的第一表面通过沉积、构图等工艺形成空穴传输功能层(HTL层)、空穴注入功能层(HIL层)、发光功能层(EML层)、电子注入功能层(EIL层)以及电子传输功能层(ETL层)等，以形成有机发光器件。
步骤1022、在功能层的上面形成第一阻隔膜层。
具体的，在功能层上面形成第一阻隔膜层可以是在阻隔膜层图案表面形成黏着层，将阻隔膜层图案贴附在功能层的对应区域。
或者，如图7所示，上述步骤102具体还包括：
步骤1023、在衬底的第一表面形成第二阻隔膜层。
具体的，可以是在第二阻隔膜层图案表面形成黏着层，将第二阻隔膜层图案贴附在衬底的对应区域。
则上述步骤1021具体为：在第二阻隔膜层上形成功能层。
具体的，在第二阻隔膜层上通过沉积、构图等工艺形成空穴传输功能层(HTL层)、空穴注入功能层(HIL层)、发光功能层(EML层)、电子注入功能层(EIL层)以及电子传输功能层(ETL层)等，以形成有机发光器件。
上述步骤1022具体为：在功能层的上面形成第一阻隔膜层。
具体的，在功能层上面形成第一阻隔膜层可以是在阻隔膜层图案表面形成黏着层，将阻隔膜层图案贴附在功能层的对应区域。
优选的，如图8所示，所述制作方法具体包括：
步骤101、利用拓扑绝缘体形成阻隔膜层图案。
步骤102、在衬底的第一表面上形成多层结构，多层结构包括功能层及由阻隔膜层图案形成的阻隔膜层。
步骤103、在衬底与第一表面相对的第二表面形成第三阻隔膜层。
即通过图8所示的方法形成如图3所示的光电器件，第三阻隔膜层16还有利于阻隔水汽以及防止静电。
可选的，本发明实施例提供了另一种光电器件的制作方法，所述方法还包括：在阻隔膜层和衬底之间形成密封胶，密封胶包含拓扑绝缘体。
下面，列举一具体实施例用以说明本发明实施例提供的光电器件的制作方法，如图9所示，所述方法包括：
步骤201、利用拓扑绝缘体形成第一阻隔膜层图案、第二第一阻隔膜层图案以及第三隔膜层图案。
具体可以参照上述步骤101。
步骤202、在衬底的第一表面形成第二阻隔膜层。具体可以参照上述步骤1023。
步骤203、在第二阻隔膜层上形成功能层。
具体的，在第二阻隔膜层上通过沉积、构图等工艺形成空穴传输功能层(HTL层)、空穴注入功能层(HIL层)、发光功能层(EML层)、电子注入功能层(EIL层)以及电子传输功能层(ETL层)等，以形成有机发光器件。
步骤204、在衬底上形成密封胶。
其中，密封胶包含拓扑绝缘体。
步骤205、在功能层的上面形成第一阻隔膜层。
具体的，在功能层上面形成第一阻隔膜层可以是在阻隔膜层图案表面形成黏着层，将阻隔膜层图案贴附在功能层的对应区域。
步骤206、在衬底与第一表面相对的第二表面形成第三阻隔膜层。具体可以参照上述步骤103。
当然，形成光电器件的具体步骤也不局限于上述方法，例如，上述步骤204和步骤205还可以根据具体的光电器件进行步骤的调整。本发明实施例仅以上述的制作方法为例。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种光电器件，包括衬底以及形成在所述衬底第一表面上的多层结构，其特征在于，所述多层结构包括功能层及形成在所述第一表面上的至少一层图案化的阻隔膜层，在所述功能膜层上的所述图案化的阻隔膜层和所述衬底第一表面之间形成有密封胶；其中，所述图案化的阻隔膜层包括单层锡以及单层锡变体材料中的至少一种，所述密封胶包含单层锡以及单层锡变体材料中的至少一种，所述图案化的阻隔膜层与所述功能层之间设有绝缘层, 所述功能层与所述衬底之间的图案化的阻隔膜层通过黏着层粘附在衬底上。
2.根据权利要求1所述的光电器件，其特征在于，所述光电器件为有机发光器件，所述多层结构包括有机发光功能层和图案化的阻隔膜层；其中，所述有机发光功能层包括空穴传输功能层、空穴注入功能层、发光功能层、电子注入功能层以及电子传输功能层；在所述有机发光功能层第一表面上形成的所述图案化的阻隔膜层，所述图案化的阻隔膜层与所述有机发光功能层之间设有绝缘层，所述有机发光功能层与所述衬底之间的图案化的阻隔膜层通过黏着层粘附在衬底上。
3.根据权利要求1或2所述的光电器件，其特征在于，所述图案化的阻隔膜层为图案化的二维纳米结构阻隔膜层。
4.根据权利要求1或2所述的光电器件，其特征在于，形成在与所述衬底的所述第一表面相对的第二表面上的图案化的阻隔膜通过黏着层粘附在所述衬底上。
5.一种光电器件的制作方法，其特征在于，包括：
对基底进行图案化刻蚀，利用单层锡以及单层锡变体材料中的至少一种在图案化的基底表面形成图案化的阻隔膜层，将所述基底去除，得到图案化的阻隔膜层；
在衬底的第一表面上形成多层结构，所述形成多层结构包括在所述第一表面上形成功能层，在所述第一表面上形成至少一层所述图案化的阻隔膜，所述图案化的阻隔膜层和所述功能层之间形成绝缘层；
在所述功能膜层上的所述图案化的阻隔膜和所述衬底第一表面之间形成密封胶，所述密封胶包含单层锡以及单层锡变体材料中的至少一种，所述功能层与所述衬底之间的图案化的阻隔膜层通过黏着层粘附在衬底上。
6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于所述在衬底的第一表面上形成多层结构包括形成有机发光功能层和在所述有机发光功能层第一表面上形成图案化的阻隔膜层，所述有机发光功能层与所述衬底之间的图案化的阻隔膜层通过黏着层粘附在衬底上；其中，在衬底的第一表面上形成有机发光功能层具体包括：
在衬底的第一表面依次形成空穴传输功能层、空穴注入功能层、发光功能层、电子注入功能层以及电子传输功能层；
在所述有机发光功能层第一表面上形成绝缘层；
在所述绝缘层上形成所述图案化的阻隔膜层。
7.根据权利要求5或6所述的制作方法，其特征在于，所述形成图案化的阻隔膜层为图案化的二维纳米结构阻隔膜层。
8.根据权利要求5或6所述的制作方法，其特征在于，形成在与所述衬底的所述第一表面相对的第二表面上的图案化的阻隔膜通过黏着层粘附在所述衬底上。
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