CN104201275A - 一种散热层、具其的电子器件及电子器件的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种散热层、具其的电子器件及电子器件的制作方法，涉及电子器件领域，解决了现有的电子器件散热层导热效果不好的问题。一种散热层，形成所述散热层的材料包括拓扑绝缘体，所述散热层在图案化的基底表面形成的。
Description
技术领域
本发明涉及电子器件领域，尤其涉及一种散热层、具其的电子器件及电子器件的制作方法。
背景技术
大多数电子器件的使用都伴随着散热的问题。且散热不均等问题的还会降低电子器件的使用寿命。以LED(Light Emitting Diode，发光二极管)为例，LED核心发光部分对温度条件要求较高，而通电后温度过高会导致发光强度减小，而且极大地缩短使用寿命。因此一般在电子器件中设置有散热层，以减小电子器件核心的温度，延长电子器件的使用寿命。但现有的散热层一般为金属薄膜、铜箔或合金箔，其导热效果一般。
发明内容
本发明的实施例提供一种散热层、具其的电子器件及电子器件的制作方法，所述散热层的散热效果好。
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散热层，形成所述散热层的材料包括拓扑绝缘体，所述散热层在图案化的基底表面形成的。
本发明实施例提供了一种电子器件，包括：发热源以及位于所述发热源至少一侧的散热层，其中，所述散热层为本发明实施例提供的任一所述的散热层。
本发明实施例提供了一种电子器件的制作方法，包括：
利用拓扑绝缘体形成散热层图案；
形成发热源以及位于所述发热源至少一侧的散热层，所述散热层由所述散热层图案形成。
本发明的实施例提供一种散热层、具其的电子器件及电子器件的制作方法，形成散热层的材料包括拓扑绝缘体，由于拓扑绝缘体的拓扑性质，相比与现有的金属薄膜、铜箔或合金箔，拓扑绝缘体形成的散热层的散热性好，且由拓扑绝缘体形成的散热层还具有好的阻隔水汽和氧气以及防静电的效果。
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LED示意图；
图2为本发明实施例提供的一种晶体管示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种晶体管示意图；
图4为本发明实施例提供的一种背光源示意图；
图5为本发明实施例提供的一种电子器件的制作方法示意图；
图6为本发明实施例提供的一种利用拓扑绝缘体形成散热层图案的示意图；
图7为本发明实施例提供的一种LED的制作方法示意图；
图8为本发明实施例提供的一种晶体管的制作方法示意图；
图9为本发明实施例提供的另一种晶体管的制作方法示意图；
图10为本发明实施例提供的一种背光源的制作方法示意图。
附图标记：
11-基板；12-反射杯；13-封装透镜；14-发光芯片；15-LED散热层；21-衬底；22-栅极；23-绝缘层；34-有源层；25-源极；26-漏极；27-第一散热层；28-钝化层；29-第二散热层；31-反射层；32-发光源；33-光学膜片；34-背光散热层；40-粘着层。
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散热层，其中，形成散热层的材料包括拓扑绝缘体，散热层在图案化的基底表面形成的。
形成散热层的材料包括拓扑绝缘体，即散热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。本发明实施例以散热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，不涉及耗散过程即不发热。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。
所述散热层在图案化的基底表面形成，即本发明实施例中，所述散热层在形成过程中，首先对基底进行图案化刻蚀，形成具有散热层图案的基底表面，再在所述基底表面形成拓扑绝缘体的散热层。
本发明实施例提供了一种由拓扑绝缘体形成的散热层，由于拓扑绝缘体的拓扑性质，相比与现有的金属薄膜、铜箔或合金箔，拓扑绝缘体形成的散热层的散热性好，且由拓扑绝缘体形成的散热层还具有好的阻隔水汽和氧气以及防静电的效果。
优选的，散热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，以及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。且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。
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％。
本发明实施例提供了一种电子器件，包括：发热源以及位于发热源至少一侧的散热层，其中，散热层为本发明实施例提供的任一所述的散热层。所述电子器件通过由拓扑绝缘体形成的散热层进行器件的散热，散热层的散热效果更有好，有利于提高长时间工作情况下的器件性能。
可选的，如图1所示，电子器件为LED，LED包括：基座11，包括相对的第一侧和第二侧；基座11的第一侧形成有发热的LED发光芯片14，基座11的第二侧形成有LED散热层15，其中，LED散热层15通过黏着层40粘附在基座11的第二侧，通过LED散热层15，以利于LED的散热。
具体的，如图1所示，LED一般还包括反射杯12以及封装透镜13。发光芯片14主要用于在导电的情况下发光，则随着发光芯片14的工作时间，发光芯片14的温度上升，成为发热源。其中，基座11一般为塑料等绝缘材料。
当然，LED的散热层还可以是位于发光芯片和基座之间，LED的散热层可以通过其他绝缘薄膜与发光芯片无电连接。且当所述LED散热层为二维纳米结构的拓扑绝缘体，其透过率高，还可以是在发光芯片的上面形成LED的散热层，例如可以在封装透镜上形成LED的散热层，本发明实施例仅以图1所示的为例。
可选的，如图2所示，电子器件为晶体管，包括：衬底21，包括相对的第一侧和第二侧；衬底21的第一侧形成有发热的功能层，包括栅极22、源极25、漏极26以及绝缘层23、有源层24，衬底21的第二侧形成有第一散热层27，其中，第一散热层27通过黏着层40粘附在衬底21的第二侧。随着工作时间的推移，晶体管一直处于工作状态，各电极由于电阻会发热，进而成为发热源。如图2所示，衬底21一般是由玻璃等绝缘材料形成，在衬底21的第二侧形成有第一散热层27，可以通过衬底21与晶体管的各功能层无电连接，且第一散热层27有利于晶体管各功能层的散热。
优选的，如图3所示，晶体管还包括覆盖各功能层的钝化层28，且钝化层28的上面形成有第二散热层29。其中，第二散热层通过钝化层与晶体管各功能层绝缘，钝化层不仅可以使得晶体管的表面平坦化，还可以阻隔水汽和氧气。即在晶体管的发热源的两侧分别形成一层散热层，以进一步有利于晶体管各功能层的散热。
可选的，如图4所示，电子器件为背光源，背光源包括：反射层31，包括相对的第一侧和第二侧；反射层31的第一侧形成有发热的发光源32，反射层31的第二侧形成有背光散热层34，且背光散热层34通过黏着层40粘附在反射层31的第二侧。其中，发光源即为发热源，在所述反射层的第二侧形成一层散热层，以利于发光源的散热。
具体的，如图4所示，一般背光源还包括光学膜片33，发光源32发出的光经反射层31的反射，再经光学膜片33形成平面光发出。
另外，背光源一般与显示面板贴合，以形成显示装置。当所述背光散热层为拓扑绝缘体二维纳米结构，其透过率高，还可以在背光源的出光侧，即反射层的第一侧，可以是发光源的上面形成一层散热层，以进一步散热，减小发光源发光发热对显示面板的影响。
需要说明的是，具有散热层的电子器件还可以是有机发光器件等，本发明实施例仅以所述电子器件为LED、晶体管以及背光源为例。
本发明实施例提供了一种电子器件的制作方法，如图5所示，包括：
步骤101、利用拓扑绝缘体形成散热层图案。
具体的，如图6所示，上述步骤101包括：
步骤1011、对基底进行图案化刻蚀，形成对应散热层的图案。
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。
具体对基底进行图案化刻蚀形成对应散热层的图案，可以是采用与散热层图案相同的掩膜板，在掩膜板的掩膜下对云母基底进行等离子体刻蚀，得到与散热层图案相同的图案化的云母基底。
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。且优选的，在图案化的基底表面形成二维纳米结构的拓扑绝缘体的薄膜。
步骤1013、将基底去除，得到散热层图案。
将云母基底溶解掉，得到二维纳米结构的拓扑绝缘体的散热层图案。
步骤102、形成发热源以及位于发热源至少一侧的散热层，散热层由散热层图案形成。
根据具体的发热源形成发热源以及散热层的具体步骤也不尽相同，下面以几种发热源为例具体说明。
电子器件为LED，如图1所示，LED包括：基座11，包括相对的第一侧和第二侧；基座11的第一侧形成有发热的LED发光芯片14，基座11的第二侧形成有LED散热层15，如图7所示，上述步骤102具体包括：
步骤1021、在基座的第一侧形成发热的LED发光芯片、反射板以及封装透镜。
步骤1022、将散热层图案通过黏着层粘附在基座的第二侧。
具体的，可以是在散热层的表面形成一层黏着层，再将散热层贴附在基座的第二侧。
通过上述步骤1021和步骤1022形成如图1所示的LED。
电子器件为晶体管，如图2所示，晶体管，包括：衬底21，包括相对的第一侧和第二侧；衬底21的第一侧形成有发热的功能层，包括栅极22、源极25、漏极26以及绝缘层23和有源层24，衬底21的第二侧形成有第一散热层27，如图8所示，上述步骤102具体包括：
步骤1023、在衬底的第一侧形成发热的功能层。
具体的，在衬底的第一侧形成栅极、绝缘层、有源层以及源漏极。
步骤1024、将第一散热层图案通过黏着层粘附在衬底的第二侧。
具体的，可以是在第一散热层的表面形成一层黏着层，再将第一散热层贴附在衬底的第二侧。
通过上述步骤1021和步骤1022形成如图2所示的晶体管。
优选的，如图3所示，晶体管还包括覆盖所述各功能层的钝化层28，且所述钝化层28的上面形成有第二散热层29，如图9所示，上述步骤102具体包括：
步骤1023、在衬底的第一侧形成发热的功能层。
具体的，在衬底的第一侧形成栅极、绝缘层、有源层以及源漏极。
步骤1025、在功能层的上面形成钝化层。
具体钝化层可以通过沉积形成，钝化层不仅可以使得晶体管的表面平坦化，还可以阻隔水汽和氧气。
步骤1026、将第二散热层图案通过黏着层粘附在钝化层上。
具体的，可以是在第二散热层的表面形成一层黏着层，再将第二散热层贴附在钝化层上。
步骤1024、将第一散热层图案通过黏着层粘附在衬底的第二侧。
具体的，可以是在第一散热层的表面形成一层黏着层，再将第一散热层贴附在衬底的第二侧。
通过上述步骤1023-步骤1024形成如图3所示的晶体管。
电子器件为背光源，如图4所示，背光源包括：反射层31，包括相对的第一侧和第二侧；反射层31的第一侧形成有发热的发光源32，反射层31的第二侧形成有背光散热层34。具体的，如图4所示，背光源还包括光学膜片33，发光源32发出的光经反射层31的反射，再经光学膜片33形成平面光发出，如图10所示，上述步骤102具体包括：
步骤1027、形成背光源的反射层。
具体的，反射层可以是反射薄膜。
步骤1028、在反射层的第一侧形成发热的发光源以及光学膜片。
在反射层的第一侧形成LED等发光源以及光学膜片。
步骤1029、将散热层图案通过黏着层粘附在反射层的第二侧。
具体的，可以是在散热层的表面形成一层黏着层，再将散热层贴附在反射层的第二侧。
通过上述步骤1027-步骤1029形成如图4所示的背光源。
需要说明的是，具有散热层的电子器件还可以是有机发光器件等，本发明实施例仅以电子器件为LED、晶体管以及背光源为例，详细说明其制作方法。且形成上述电子器件的方法也不局限于上述具体步骤，本发明实施例仅以上述具体步骤为例进行详细说明。
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 (16)
1.一种散热层，其特征在于，形成所述散热层的材料包括拓扑绝缘体，所述散热层在图案化的基底表面形成的。
2.根据权利要求1所述的散热层，其特征在于，所述散热层为二维纳米结构的拓扑绝缘体。
3.根据权利要求1或2所述的散热层，其特征在于，所述拓扑绝缘体包括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。
4.根据权利要求3所述的散热层，其特征在于，单层锡的变体材料通过对单层锡进行表面修饰或磁性掺杂形成。
5.根据权利要求4所述的散热层，其特征在于，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。
6.一种电子器件，其特征在于，包括：发热源以及位于所述发热源至少一侧的散热层，其中，所述散热层为权利要求1～5任一项所述的散热层。
7.根据权利要求6所述的电子器件，其特征在于，所述电子器件为LED，所述LED包括：基座，包括相对的第一侧和第二侧；所述基座的第一侧形成有发热的LED发光芯片，所述基座的第二侧形成有散热层，其中，所述散热层通过黏着层粘附在所述基座的第二侧。
8.根据权利要求6所述的电子器件，其特征在于，所述电子器件为晶体管，包括：衬底，包括相对的第一侧和第二侧；所述衬底的第一侧形成有发热的功能层，所述衬底的第二侧形成有第一散热层，其中，所述第一散热层通过黏着层粘附在所述衬底的第二侧。
9.根据权利要求8所述的电子器件，其特征在于，所述晶体管的功能层包括：栅极、源极和漏极，所述晶体管还包括覆盖所述功能层的钝化层，且所述钝化层的上面形成有第二散热层，其中，所述第二散热层通过黏着层粘附在所述钝化层的上面。
10.根据权利要求6所述的电子器件，其特征在于，所述电子器件为背光源，所述背光源包括：反射层，包括相对的第一侧和第二侧；所述反射层的第一侧形成有发热的发光源，所述反射层的第二侧形成有散热层，其中，所述散热层通过黏着层粘附在所述反射层的第二侧。
11.一种电子器件的制作方法，其特征在于，包括：
利用拓扑绝缘体形成散热层图案；
形成发热源以及位于所述发热源至少一侧的散热层，所述散热层由所述散热层图案形成。
12.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，所述形成发热源以及位于所述发热源至少一侧的散热层具体包括：
在基座的第一侧形成发热的LED发光芯片；
将所述散热层图案通过黏着层粘附在所述基座的第二侧。
13.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，所述形成发热源以及位于所述发热源至少一侧的散热层具体包括：
在衬底的第一侧形成发热的功能层；
将第一散热层图案通过黏着层粘附在所述衬底的第二侧。
14.根据权利要求13所述的制作方法，其特征在于，
所述在衬底的第一侧形成发热的功能层具体包括：
在衬底的第一侧形成栅极、源极和漏极；
在所述功能层上面形成钝化层；
将第二散热层图案通过黏着层粘附在所述钝化层上。
15.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，所述形成发热源以及位于所述发热源至少一侧的散热层具体包括：
形成背光源的反射层；
在所述反射层的第一侧形成发热的发光源；
将所述散热层图案通过黏着层粘附在所述反射层的第二侧。
16.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，所述利用拓扑绝缘体形成散热层图案具体包括：
对基底进行图案化刻蚀，形成对应散热层的图案；
在图案化的基底表面形成具有二维纳米结构的拓扑绝缘体的薄膜；
将所述基底去除，得到散热层图案。
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