CN109830586B - 透明导电层的制备方法及发光二极管 - Google Patents
透明导电层的制备方法及发光二极管 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109830586B CN109830586B CN201910121630.7A CN201910121630A CN109830586B CN 109830586 B CN109830586 B CN 109830586B CN 201910121630 A CN201910121630 A CN 201910121630A CN 109830586 B CN109830586 B CN 109830586B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mixed solution
- substrate
- conductive layer
- transparent conductive
- preparing
- 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.)
- Active
Links
Images
Abstract
本申请提供一种透明导电层的制备方法及发光二极管，通过第一混合溶液与第二混合溶液的调配，可以简单控制厚度。第二混合溶液通过水解和缩聚反应形成溶胶，进一步的聚合反应转变形成凝胶，并且通过退火热处理，除去凝胶中的剩余有机物和水分，从而可以获得致密、平整的结晶氮掺杂的氧化锌薄膜。因此，通过透明导电层的制备方法技术设备简单易操作，不需要任何真空条件或其他昂贵的设备，成本较低，所需温度低，减少对基材的热破坏。通过第二混合溶液容易获得所需要的均匀相多组分体系，易于实现定量掺杂，可以有效地控制薄膜的成分及结构，容易在各种不同形状、不同材料的衬底上制造大面积氮掺杂的氧化锌薄膜。
Description
技术领域
本申请涉及半导体光电器件领域，特别是涉及一种透明导电层的制备方法及发光二极管。
背景技术
发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)是一种利用半导体的P-N结电致发光原理制成的一种半导体发光器件。LED具有无污染、高亮度、功耗小、寿命长、工作电压低、易小型化等优点，随着研究的不断进展应用领域也越来越广。其中，透明导电层在发光二极管中起到重要角色，透明导电层需具备穿透率高、导电性佳的特性。现有LED芯片的透明导电层是采用氧化铟锡材料(Indium Tin Oxides，ITO)。然而，ITO材料的制作方法主要为电子束蒸镀系统(E-gun)或溅镀(Sputter)等制作方法，并且这种制造方法成本高，高温制程会对外延层有破坏效应。
氧化锌材料具有很高的可见光透过率、且与GaN几乎匹配的晶格常数以及较低的电阻率等特性，可以用作取代ITO材料。但是，传统的氧化锌透明导电层的制备方法不能精准控制薄膜质量和形貌结构。
发明内容
基于此，有必要针对传统的氧化锌透明导电层的制备方法不能精准控制薄膜质量和形貌结构的问题，提供一种成本低、且可以有效地控制薄膜的成分及结构的透明导电层的制备方法及发光二极管。
本申请提供一种透明导电层的制备方法，包括：
S10，提供醋酸锌与有机溶剂，并将所述醋酸锌与所述有机溶剂配置成浓度为0.1mol/L～1.5mol/L的第一混合溶液；
S20，提供乙醇胺、乙酰丙酮以及乙酸铵，将所述乙醇胺、所述乙酰丙酮、所述乙酸铵与所述第一混合溶液配置成第二混合溶液并静置一段时间；
S30，提供衬底，将所述第二混合溶液均匀涂覆于所述衬底；
S40，将涂覆有所述第二混合溶液的所述衬底烘干；
S50，将烘干后的所述衬底进行退火处理，形成透明导电层。
在其中一个实施例中，在所述步骤S20中，所述乙酸铵与所述醋酸锌的摩尔比为2:1～4:1。
在其中一个实施例中，在所述步骤S20中，在配置所述第二混合溶液时，采用磁力搅拌的方式在所述乙醇胺、所述乙酰丙酮、所述乙酸铵与所述第一混合溶液的混合溶液中加入磁石搅拌一段时间。
在其中一个实施例中，在所述步骤S30中，将所述第二混合溶液均匀涂覆于所述衬底上时采用旋转涂布机使所述第二混合溶液均匀地铺在所述衬底上。
在其中一个实施例中，所述步骤S30包括：
S310，提供旋转涂布机，将所述旋转涂布机的转速设置为1000rpm，并旋转10秒；
S320，将所述旋转涂布机的转速设置为4000rpm，并旋转20秒，将所述第二混合溶液均匀涂覆于所述衬底。
在其中一个实施例中，在所述步骤S40中，将涂覆有所述第二混合溶液的所述衬底烘干时，将所述衬底放置于加热板上烘干，且所述加热板设置温度为145度～155度。
在其中一个实施例中，在所述步骤S50中，将烘干后的所述衬底进行退火处理时采用快速退火设备。
在其中一个实施例中，在所述步骤S50中，将烘干后的所述衬底进行退火处理过程中，温度设置为300℃～500℃，时间保持在9分钟～11分钟。
在其中一个实施例中，在所述步骤S10中，所述有机溶剂为甲醇。
在其中一个实施例中，一种发光二极管包括如上述任一实施例中所述的透明导电层的制备方法制备的透明导电层。
本申请提供一种透明导电层的制备方法及发光二极管，所述透明导电层的制备方法中通过所述第一混合溶液与所述第二混合溶液的调配，可以简单控制获得实际生产过程中需要的透明导电层的厚度。同时，所述第二混合溶液藉由水解和缩聚反应形成溶胶，进一步的聚合反应转变形成凝胶，并且通过将烘干后的所述衬底进行退火热处理，除去凝胶中的剩余有机物和水分，从而可以获得致密、平整的结晶氮掺杂的氧化锌薄膜。因此，通过所述透明导电层的制备方法技术设备简单易操作，不需要任何真空条件或其他昂贵的设备，且材料使用省，成本较低。并且，通过所述第二混合溶液容易获得所需要的均匀相多组分体系，易于实现定量掺杂，可以有效地控制薄膜的成分及结构，容易在各种不同形状、不同材料的衬底上制造大面积氮掺杂的氧化锌薄膜。同时，在所述透明导电层的制备方法制备过程中所需温度低，可以减少对基材(衬底等、外延层或其他膜层)的热破坏，无污染制程，提升了发光效率。
附图说明
图1为本申请提供的透明导电层制备方法的流程示意图；
图2为本申请提供的透明导电层制备方法制备的透明导电层的电子扫描显像图；
图3为本申请提供的透明导电层制备方法制备的透明导电层的能谱分析图；
图4为本申请提供的透明导电层制备方法制备的透明导电层的电阻率示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
请参见图1，本申请提供一种透明导电层的制备方法，包括：
S10，提供醋酸锌与有机溶剂，并将所述醋酸锌与所述有机溶剂配置成浓度为0.1mol/L～1.5mol/L的第一混合溶液；
S20，提供乙醇胺、乙酰丙酮以及乙酸铵，将所述乙醇胺、所述乙酰丙酮、所述乙酸铵与所述第一混合溶液配置成第二混合溶液并静置一段时间；
S30，提供衬底，将所述第二混合溶液均匀涂覆于所述衬底；
S40，将涂覆有所述第二混合溶液的所述衬底烘干；
S50，将烘干后的所述衬底进行退火处理，形成透明导电层。
在所述步骤S10中，所述有机溶剂可以为醇或醚等。在所述步骤S20中所述乙酰丙酮(2,4-Pentanedione)作为分散剂，所述乙酸铵(ammonium acetate，AmAc)作为掺杂源，用以提供氮原子。此时，所述第二混合溶液中含有锌原子与氮原子。同时，静置一段时间可以使得所述第二混合溶液混合均匀。在所述步骤S30中，将所述第二混合溶液均匀涂覆于所述衬底上时采用旋转涂布机使所述第二混合溶液均匀地铺在所述衬底上。在所述步骤S40中，将均匀涂覆有所述第二混合溶液的所述衬底烘干时，将所述衬底放置于加热板上烘干10分钟，且所述加热板设置温度为145度～155度。在所述步骤S50中，将烘干后的所述衬底进行退火处理时采用快速退火设备，温度设置为300℃～500℃，时间保持在9分钟～11分钟，将烘干后的所述衬底进行退火处理后形成所述透明导电层。并且，所述透明导电层为氮掺杂的氧化锌薄膜，氮掺杂的氧化锌薄膜具有无毒特性，且有利于环保，可以替代传统制造中的ITO材料。
所述透明导电层的制备方法中通过所述第一混合溶液与所述第二混合溶液的调配，可以简单控制获得实际生产过程中需要的透明导电层的厚度。同时，所述第二混合溶液藉由水解和缩聚反应形成溶胶，进一步的聚合反应转变形成凝胶，并且通过将烘干后的所述衬底进行退火热处理，除去凝胶中的剩余有机物和水分，从而可以获得致密、平整的结晶氮掺杂的氧化锌薄膜。因此，通过所述透明导电层的制备方法技术设备简单易操作，不需要任何真空条件或其他昂贵的设备，且材料使用省，成本较低。并且，通过所述第二混合溶液容易获得所需要的均匀相多组分体系，易于实现定量掺杂，可以有效地控制薄膜的成分及结构，容易在各种不同形状、不同材料的衬底上制造大面积氮掺杂的氧化锌薄膜。同时，在所述透明导电层的制备方法制备过程中所需温度低，可以减少对基材(衬底等、外延层或其他膜层)的热破坏，无污染制程，提升了发光效率。
在其中一个实施例中，将所述醋酸锌(Zinc acetate，ZnAc)与甲醇(Methanol)配置成浓度为0.1mol/L～1.5mol/L的所述第一混合溶液，并将所述乙醇胺(ethanolamine，MEA)、所述乙酰丙酮(2,4-Pentanedione)、所述乙酸铵(ammonium acetate，AmAc)与所述第一混合溶液混合。在配置所述第二混合溶液时，采用磁力搅拌的方式在所述乙醇胺、所述乙酰丙酮、所述乙酸铵与所述第一混合溶液的混合溶液中加入磁石搅拌3小时，获得所述第二混合溶液。将所述第二混合溶液放入瓶静置24小时，可以使得混合溶液充分混合。其中，所述乙酸铵与所述醋酸锌的摩尔比为2:1～4:1，可以通过调配获取所需的氮掺杂的氧化锌薄膜。
其中，磁力搅拌方式可以采用磁力搅拌器，利用磁性物质同性相斥的特性，使用磁场推动放置在容器中带磁性的搅拌子进行圆周运转，从而达到搅拌液体的目的，使样本均匀混合。同时，通过磁力搅拌器的底部温度控制板对混合溶液加热，配合磁性搅拌子的旋转使样本均匀受热，达到指定的温度。将所述第二混合溶液均匀涂覆于所述衬底时首先将所述旋转涂布机的转速设置为1000rpm，并旋转10秒，然后将所述旋转涂布机的转速设置为4000rpm，并旋转20秒。此时，采用旋转涂布法的两种旋涂阶段可以使得所述第二混合溶液均匀旋涂于所述衬底，且可以达到从微米致纳米范围内的厚度，从而可以用于制备透明均匀的薄膜层，透明度较高。通过旋转涂布出来的氮掺杂的氧化锌薄膜厚度可以达到从微米致纳米范围。将所述衬底放置于加热板上烘干10分钟，且所述加热板设置温度为150度。将烘干后的所述衬底进行退火处理时采用快速退火设备，温度设置为300℃～500℃，时间设置为10分钟，将烘干后的所述衬底进行退火处理后形成所述透明导电层。
同时，通过控制所述第二混合溶液中的均匀相多组分体系，易于实现定量掺杂，可以有效地控制薄膜的成分及结构，容易在各种不同形状、不同材料的衬底上制造大面积氮掺杂的氧化锌薄膜。从而，通过所述透明导电层的制备方法可以有效减小晶格失配效应，起到很好的晶格缓冲作用，可以选择不同类型氮掺杂的氧化锌薄膜，用以制备光电性能更好的透明导电薄膜。通过所述透明导电层的制备方法技术设备简单易操作、材料使用省、成本较低。同时，在所述透明导电层的制备方法制备过程中所需温度低，可以减少对基材(衬底等、外延层或其他膜层)的热破坏，无污染制程，提升了发光效率。
请参见图2，从所述透明导电层制备方法制备的所述透明导电层的电子扫描显像图中可以看出，制备获得的所述透明导电层为致密性良好的氮掺杂的氧化锌薄膜。请参见图3，从制备的所述透明导电层的能谱分析图中可以看出，横坐标为能量，纵坐标为采集到的电子数，通过所述透明导电层制备方法可以制备氮掺杂的氧化锌薄膜(亦即制备获得的所述透明导电层)。请参见图4，从制备的所述透明导电层的电阻率示意图，可以看出，当加入所述乙酸铵的含量不同时，氮掺杂的氧化锌薄膜的电阻率会在4×10-4Ω·cm～8×10-4Ω·cm范围内有不同的变化，从而可以根据实际需求获取所需要的电阻率，从而可以通过改变所述乙酸铵的含量来获取所需要的氮掺杂的氧化锌薄膜。
在其中一个实施例中，一种发光二极管包括如上述任一实施例中所述的透明导电层的制备方法制备的透明导电层。所述透明导电层可以为P型的氮掺杂的氧化锌薄膜。同时，发光二极管还可以包括N型半导体层、应力释放层、发光层、P型半导体层、P型金属电极、N型金属电极等，共同构成发光二极管，可以应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种透明导电层的制备方法，其特征在于，包括：
S10，提供醋酸锌与有机溶剂，并将所述醋酸锌与所述有机溶剂配置成浓度为0.1mol/L～1.5mol/L的第一混合溶液；
S20，提供乙醇胺、乙酰丙酮以及乙酸铵，将所述乙醇胺、所述乙酰丙酮、所述乙酸铵与所述第一混合溶液配置成第二混合溶液并静置一段时间；
S30，提供衬底，将所述第二混合溶液均匀涂覆于所述衬底；
S40，将涂覆有所述第二混合溶液的所述衬底烘干；
S50，将烘干后的所述衬底进行退火处理，形成透明导电层。
2.如权利要求1所述的透明导电层的制备方法，其特征在于，在所述步骤S20中，所述乙酸铵与所述醋酸锌的摩尔比为2:1～4:1。
3.如权利要求1所述的透明导电层的制备方法，其特征在于，在所述步骤S20中，在配置所述第二混合溶液时，采用磁力搅拌的方式在所述乙醇胺、所述乙酰丙酮、所述乙酸铵与所述第一混合溶液的混合溶液中加入磁石搅拌一段时间。
4.如权利要求1所述的透明导电层的制备方法，其特征在于，在所述步骤S30中，将所述第二混合溶液均匀涂覆于所述衬底上时采用旋转涂布机使所述第二混合溶液均匀地铺在所述衬底上。
5.如权利要求4所述的透明导电层的制备方法，其特征在于，所述步骤S30包括：
S310，提供旋转涂布机，将所述旋转涂布机的转速设置为1000rpm，并旋转10秒；
S320，将所述旋转涂布机的转速设置为4000rpm，并旋转20秒，将所述第二混合溶液均匀涂覆于所述衬底。
6.如权利要求1所述的透明导电层的制备方法，其特征在于，在所述步骤S40中，将涂覆有所述第二混合溶液的所述衬底烘干时，将所述衬底放置于加热板上烘干，且所述加热板设置温度为145度～155度。
7.如权利要求1所述的透明导电层的制备方法，其特征在于，在所述步骤S50中，将烘干后的所述衬底进行退火处理时采用快速退火设备。
8.如权利要求1所述的透明导电层的制备方法，其特征在于，在所述步骤S50中，将烘干后的所述衬底进行退火处理过程中，温度设置为300℃～500℃。
9.如权利要求1所述的透明导电层的制备方法，其特征在于，在所述步骤S10中，所述有机溶剂为甲醇。
10.如权利要求8所述的透明导电层的制备方法，其特征在于，在所述步骤S50中，将烘干后的所述衬底进行退火处理过程中，时间保持在9分钟～11分钟。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910121630.7A CN109830586B (zh) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | 透明导电层的制备方法及发光二极管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910121630.7A CN109830586B (zh) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | 透明导电层的制备方法及发光二极管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109830586A CN109830586A (zh) | 2019-05-31 |
| CN109830586B true CN109830586B (zh) | 2020-08-07 |
Family
ID=66863625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910121630.7A Active CN109830586B (zh) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | 透明导电层的制备方法及发光二极管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109830586B (zh) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102757085A (zh) * | 2011-04-28 | 2012-10-31 | 昆山智集材料科技有限公司 | 一种溶胶凝胶法制备纳米氧化锌的工艺 |
| US9149833B2 (en) * | 2013-06-19 | 2015-10-06 | Indian Institute Of Technology Madras | Metal nanoparticle decorated carbon nanotubes and methods of preparation and use |
| CN106086823A (zh) * | 2016-07-15 | 2016-11-09 | 新疆大学 | 一种丝网印刷辅助溶胶‑凝胶法制备掺杂ZnO薄膜的方法 |
| CN106384768B (zh) * | 2016-11-18 | 2019-04-16 | Tcl集团股份有限公司 | 一种ZnON、QLED器件及其制备方法 |
| CN108546936B (zh) * | 2018-05-09 | 2020-01-31 | 武汉理工大学 | 一种低温制备高性能ZnO基透明导电氧化物薄膜的方法 |
| CN108962436A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-12-07 | 无锡众创未来科技应用有限公司 | 制造透明导电薄膜的方法 |
-
2019
- 2019-02-19 CN CN201910121630.7A patent/CN109830586B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109830586A (zh) | 2019-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wu et al. | FAPbI3 flexible solar cells with a record efficiency of 19.38% fabricated in air via ligand and additive synergetic process | |
| Li et al. | Inkjet printing matrix perovskite quantum dot light‐emitting devices | |
| CN108767129B (zh) | 量子点发光二极管及其制备方法、显示面板 | |
| Yu et al. | Thermal and humidity stability of mixed spacer cations 2D perovskite solar cells | |
| US20150072465A1 (en) | Organic-inorganic hybrid junction device using redox reaction and organic photovoltaic cell of using the same | |
| CN109148644A (zh) | 基于梯度退火与反溶剂协同效应制备无机钙钛矿电池的方法及制备的无机钙钛矿电池 | |
| Tong et al. | In Situ Halide Exchange of Cesium Lead Halide Perovskites for Blue Light‐Emitting Diodes | |
| CN103972416A (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 | |
| CN102154636B (zh) | 一种p型高透射率（100）-取向的LaNiO3纳米薄膜的制备方法 | |
| CN110265557A (zh) | 一种柔性白光器件及其制备方法 | |
| Li et al. | Inorganic perovskite light emitting diodes with ZnO as the electron transport layer by direct atomic layer deposition | |
| Lin et al. | Enhanced performance of green perovskite quantum dots light-emitting diode based on Co-doped polymers as hole transport layer | |
| Tan et al. | Highly efficient inverted perovskite solar cells with CdSe QDs/LiF electron transporting layer | |
| CN112420932A (zh) | 一种适用于室内热光源照明环境下光电转换的有机光伏器件及其制备方法 | |
| CN109256473A (zh) | 白光有机发光二极管及制备方法 | |
| CN109830586B (zh) | 透明导电层的制备方法及发光二极管 | |
| CN103746056A (zh) | 一种基于镓掺杂氧化锌纳米线阵列的波长可调节发光二极管及其制备方法 | |
| Rui et al. | Tunable deep-red electroluminescence from flexible quasi-2D perovskites light-emitting diodes | |
| CN110729406B (zh) | 一种混合空穴注入层qled器件及其制备方法 | |
| CN103343335B (zh) | 掺硼氧化锌薄膜的制备方法 | |
| CN105420696B (zh) | 一种氧化锡基薄膜材料的制备方法 | |
| Zhang et al. | Large Area and High‐Efficiency MXene–Silicon Solar Cells by Organic Enhanced Dispersity and Work Function | |
| Córdoba et al. | Electroluminescence transients and correlation with steady-state solar output in solution-prepared CH3NH3PbI3 perovskite solar cells using different contact materials | |
| Omrane et al. | Long-lasting flexible organic solar cells stored and tested entirely in air | |
| TWI719275B (zh) | 可撓式透明基板及其用途和有機發光二極體裝置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |