CN112271441B - 一种半导体器件及其制造方法和天线系统 - Google Patents

一种半导体器件及其制造方法和天线系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种半导体器件及其制造方法和天线系统。半导体器件包括多个OLED发光结构、发射层和驱动模块。OLED发光结构的电致发光层的发光材料为近红外磷光材料；每个OLED发光结构的电致发光层的发光材料组分均不同；发射层为光学非线性有机晶体，适于接收不同OLED发光结构发出的不同频率的光波并激发出太赫兹波；驱动模块适于驱动并调节不同OLED发光结构发射不同波长的光波。该半导体器件可通过不同的发光结构发出不同波长的光波照射发射层中的光学非线性有机晶体，发生差频效应而发射THz波；并且通过电压的调节发射不同频率的THz波，实现发射的THz波的调谐。

Description

一种半导体器件及其制造方法和天线系统
技术领域
本发明涉及太赫兹技术领域，具体涉及一种半导体器件及其制造方法和天线系统。
背景技术
太赫兹(THz)波是指频率在0.1THz到10THz范围，波长在0.03到3mm(或30～3000μm)范围的波，介于微波与红外波之间，在通信技术领域具有很高的发展前景。目前太赫兹天线多为定频天线，对于需要变频的环境，不同频率需要制造不同的天线，适应性不强。
发明内容
因此本发明提供一种半导体器件及其制造方法和天线系统，以解决太赫兹天线适应不同频率的问题。
本发明提供一种半导体器件，包括：多个OLED发光结构包括电致发光层，所述电致发光层的发光材料为近红外磷光材料；在多个所述OLED发光结构中，每个所述OLED发光结构的电致发光层的发光材料组分不同；发射层，所述发射层设置于多个所述OLED发光结构同一侧表面，所述发射层适于接收多个所述OLED发光结构发出的光波并激发出太赫兹波；所述发射层为光学非线性有机晶体；驱动模块，所述驱动模块包括多个驱动信号端口，所述驱动信号端口连接所述OLED发光结构；所述驱动模块适于驱动所述OLED发光结构发出光波，且适于调节所述OLED发光结构发出的光波波长。
可选的，所述近红外磷光材料为四取代铜酞菁((42tert)CuPc)、基于8-羟基喹啉和2-苯基吡啶的环金属铂配合物((phpy)Pt(q))、四苯基-四苯并卟啉铂配合物(Pt(TPTBP))或9,9-二(2-(2-甲氧基乙氧基)乙基)-2-苯基-9H-芴单元D-A型环金属铱配合物((thdpqx)2-Ir(acac))中的一种或多种。
可选的，所述近红外磷光材料至少包括四取代铜酞菁((42tert)CuPc)。
可选的，所述光学非线性有机晶体包括离子型光学非线性有机晶体和分子型光学非线性有机晶体。
可选的，所述离子型光学非线性有机晶体包括吡啶盐体系晶体、喹啉体系晶体和苯并噻唑体系晶体。
可选的，所述吡啶盐体系晶体为4-(4-二甲氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲苯磺酸盐(DAST)或4-(4-二甲氨基苯乙烯基)甲基吡啶2,4,6-三甲基苯磺酸盐(DSTMS)。
可选的，所述喹啉体系晶体为2-(4-羟基-3-甲氧基苯乙烯基)-1-甲基喹啉鎓4-甲基苯磺酸盐(HMQ-T)2-(4-羟基-3-甲氧基苯乙烯基)-1-甲基喹啉-2,4’-二胺-6-三甲基苯磺酸酯或(HMQ-TMS)。
可选的，所述苯并噻唑体系晶体为2-(4-羟基-3-甲氧乙基-3甲基)苯并噻唑2，4，6三甲基苯磺酸盐(HMB-TMS)。
可选的，所述分子型光学非线性有机晶体为2-(3-(4-羟基苯乙烯基)-5,5-二甲基环己-2-烯亚基)丙二腈(OH1)晶体或4-苯偶氮-1-萘胺(BNA)晶体。
可选的，所述OLED发光结构包括层叠设置的基底、阳极层、空穴注入和传输层、电致发光层、空穴阻挡层、电子注入和传输层及阴极层；所述发射层设置于所述基底远离所述阳极层的一侧表面；相邻的所述OLED发光结构之间设置有隔离柱。所述基底为玻璃基板；所述阳极层为氧化铟锡(ITO)；所述空穴注入和传输层为N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)；所述空穴阻挡层为2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(BCP)；所述电子注入和传输层为三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)层；所述阴极层为Al、Mg、Ca、Ag的单质或合金；至少一个所述OLED发光结构的所述电致发光层的材料为掺杂四取代铜酞菁((42tert)CuPc)的1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)。
可选的，至少一个所述OLED发光结构中，四取代铜酞菁((42tert)CuPc)在所述电致发光层中的质量分数为5～20％。
可选的，至少一个所述OLED发光结构中，四取代铜酞菁((42tert)CuPc)在电致发光层中的质量分数为14％。
可选的，所述电致发光层的厚度为30～50nm。
可选的，所述电致发光层的厚度为40nm。
可选的，相邻的所述OLED发光结构之间设置有隔离柱。
可选的，所述发光结构的数量大于两个。
可选的，所述OLED发光结构的数量为三个。
本发明还提供一种半导体器件制造方法，包括以下步骤：形成多个OLED发光结构，所述OLED发光结构包括电致发光层，所述电致发光层的发光材料为近红外磷光材料；在多个所述OLED发光结构中，每个所述OLED发光结构的电致发光层的发光材料组分均不同；在多个所述OLED发光结构同一侧表面形成发射层，所述发射层适于接收多个所述OLED发光结构发出的光波并激发出太赫兹波；所述发射层为光学非线性有机晶体；提供驱动模块，所述驱动模块包括多个驱动信号端口，将所述OLED发光结构与所述驱动模块的所述驱动信号端口电性连接，所述驱动模块适于驱动所述OLED发光结构发出光波，且适于调节所述OLED发光结构发出的光波波长。
可选的，所述近红外磷光材料为四取代铜酞菁((42tert)CuPc)、基于8-羟基喹啉和2-苯基吡啶的环金属铂配合物((phpy)Pt(q))、四苯基-四苯并卟啉铂配合物(Pt(TPTBP))或9,9-二(2-(2-甲氧基乙氧基)乙基)-2-苯基-9H-芴单元D-A型环金属铱配合物((thdpqx)2-Ir(acac))中的一种或多种。
可选的，所述近红外磷光材料至少包括四取代铜酞菁((42tert)CuPc)。
可选的，所述光学非线性有机晶体包括离子型光学非线性有机晶体和分子型光学非线性有机晶体。
可选的，所述离子型光学非线性有机晶体包括吡啶盐体系晶体、喹啉体系晶体和苯并噻唑体系晶体。
可选的，所述吡啶盐体系晶体为4-(4-二甲氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲苯磺酸盐(DAST)或4-(4-二甲氨基苯乙烯基)甲基吡啶2,4,6-三甲基苯磺酸盐(DSTMS)。
可选的，所述喹啉体系晶体2-(4-羟基-3-甲氧基苯乙烯基)-1-甲基喹啉鎓4-甲基苯磺酸盐(HMQ-T)或2-(4-羟基-3-甲氧基苯乙烯基)-1-甲基喹啉-2,4’-二胺-6-三甲基苯磺酸酯(HMQ-TMS)。
可选的，所述苯并噻唑体系晶体为2-(4-羟基-3-甲氧乙基-3甲基)苯并噻唑2，4，6三甲基苯磺酸盐(HMB-TMS)。
可选的，所述分子型光学非线性有机晶体为2-(3-(4-羟基苯乙烯基)-5,5-二甲基环己-2-烯亚基)丙二腈(OH1)晶体或4-苯偶氮-1-萘胺(BNA)晶体。
可选的，所述形成多个OLED发光结构的步骤包括：提供基底，在所述基底的一侧形成阳极层；在所述阳极层表面形成空穴注入和传输层；在所述空穴注入和传输层表面形成电致发光层；在所述电致发光层表面形成空穴阻挡层；在所述空穴阻挡层表面形成电子注入和传输层；在所述电子注入和传输层表面形成阴极层；在所述基底远离所述阳极层的一侧表面形成所述发射层，或在所述阴极层远离所述电子注入和传输层的一侧表面形成所述发射层；其中所述基底为玻璃基板；所述阳极层为氧化铟锡(ITO)；所述空穴注入和传输层为N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)；所述空穴阻挡层为2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(BCP)；所述电子注入和传输层为三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)；所述阴极层为Al、Mg、Ca、Ag的单质或合金。
其中一个所述OLED发光结构的所述电致发光层为四取代铜酞菁((42tert)CuPc)掺杂的1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)。
可选的，所述半导体器件的制造方法还包括：在相邻的所述OLED发光结构之间形成隔离柱。
本发明还提供一种天线系统，包括发射系统，所述发射系统包括信源；调制单元，与所述信源通过电路连接；发射单元，所述发射单元适于发射太赫兹波，所述发射单元包括如上所述的半导体器件，所述驱动模块与所述调制单元通过电路连接。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明的半导体器件，包括多个OLED发光结构和发射层，其中OLED发光结构的电致发光层的发光材料为近红外磷光材料，在多个OLED发光结构中，背个所述OLED发光结构的电致发光层的材料组分均不同；所述发射层为光学非线性有机晶体。光学非线性有机晶体的发射层，可以在接收不同频率的光波入射后，基于晶体的二阶非线性极化效应，差频产生THz波。差频产生与振荡在原理上同微波参量放大极为相似，实质上是一个三波混频过程。根据曼利—罗关系可知，在差频过程中，每湮灭一个最高频率的光子，同时要产生两个低频光子，在此过程中这两个低频波获得增益，因此可作为它们的放大器。由高频和低频的两束光通过光学非线性有机晶体极化相互作用，将高能的高频光能量转换为低频光能量和闲置光能量，闲置光能量形成THz波。本发明的发光结构，OLED发光结构的电致发光层选择近红外磷光材料，近红外磷光材料更容易获得高频的光子，在可提供差频效应的照射波基础上，还可提供满足太赫兹波发射的能量，即，闲置光能量可满足太赫兹波的能量。每个OLED发光结构的电致发光层的材料组分均不同，因此经由驱动模块驱动，不同的OLED发光结构可发出不同波长的光波，照射发射层中的光学非线性有机晶体，发生差频效应而发出THz波；并且通过驱动模块对OLED两极电压的调节，可使OLED发光结构发射的光波在一定的频率范围内波动，即可发射不同频率的THz波，实现发射层发射的THz波的调谐。
2.本发明的半导体器件，所述近红外磷光材料可以选自(42tert)CuPc或(phpy)Pt(q)或Pt(TPTBP)或(thdpqx)2-Ir(acac)，这些近红外磷光材料在为提供差频效应的照射波(混合光波)的基础上，还可提供满足光学非线性有机晶体发射太赫兹波的能量。特别是所述近红外磷光材料为(42tert)CuPc时，其最大发射峰可达1110nm，相比其他的近红外磷光材料普遍位于700nm～760nm附近，可提供更多的能量，在调节OLED发光结构的发射光波照射波照射发射层的过程中，可提供更多的调节空间，为THz波的频率调节范围提供更大的选择空间；此外，在各种近红外有机磷光材料中，Cu相较于Pt、Ir、Os和Au等金属较易获得，成本较低，适于大规模生产。
3.本发明的半导体器件，光学非线性有机晶体可以选择为离子型光学非线性有机晶体和分子型光学非线性有机晶体；特别是可以选择为DAST、DSTMS、HMQ-T、HMQ-TMS、OH1晶体或BNA晶体。这些材料在发生差频效应的过程中能量损失较小，可为发射出的THz波提供更多的能量选择，可为THz波的频率调节范围提供更大的选择空间。
4.本发明的半导体器件，其中一个OLED发光结构的电致发光层为掺杂(42tert)CuPc的TPBi，(42tert)CuPc与TPBi掺杂时，(42tert)CuPc既可以作为空穴陷阱也可以作为电子陷阱，有利于电致发光的效果。掺杂的质量分数可以为5～20％，在该范围内，发射的光波可为发射层提供足够的能量。当掺杂的质量分数为14％时，发光效果最好。所述电致发光层的厚度可以选择为30～50nm，在该范围内，发射的光波可为发射层提供足够的能量，当厚度为40nm时，效果最好。
5.本发明的半导体器件，所述OLED发光结构的数量可以大于两个。大于两个的OLED发光结构，可以提供更多的发射层的照射波的发射源，可给照射波的频率提供更多的组合，例如为三个不同的OLED发光结构ABC时，可以拥有AB、AC、BC、ABC四种差频区间组合，可提供更大的选择区间，利于太赫兹波调谐的设置安排。
6.本发明提供的半导体器件的制造方法，其制造的半导体器件包括多个OLED发光结构和发射层，其中OLED发光结构的电致发光层的发光材料为近红外磷光材料，在多个所述OLED发光结构中，每个OLED发光结构的电致发光层的材料组分均不同；所述发射层为光学非线性有机晶体。光学非线性有机晶体的发射层，可以在接收不同频率的光波入射后，基于晶体的二阶非线性极化效应，差频产生THz波。差频产生与振荡在原理上同微波参量放大极为相似，实质上是一个三波混频过程。根据曼利—罗关系可知，在差频过程中，每湮灭一个最高频率的光子，同时要产生两个低频光子，在此过程中这两个低频波获得增益，因此可作为它们的放大器。由高频和低频的两束光通过光学非线性有机晶体极化相互作用，将高能的高频光能量转换为低频光能量和闲置光能量，闲置光能量形成THz波。本发明的发光结构，OLED发光结构的电致发光层选择近红外磷光材料，近红外磷光材料近红外磷光材料更容易获得高频的光子，在可提供差频效应的照射波基础上，还可提供满足太赫兹波发射的能量，即，闲置光能量可满足太赫兹波的能量。每个OLED发光结构的电致发光层的材料组分均不同，因此经由驱动模块驱动，不同的OLED发光结构可发出不同波长的光波，照射发射层中的光学非线性有机晶体，发生差频效应而发出THz波；并且通过驱动模块对OLED发光结构的两极电压的调节，可使OLED发光结构发射的光波在一定的频率范围内波动，即可发射不同频率的THz波，实现发射层发射的THz波的调谐。
7.本发明的半导体器件的制造方法中，所述近红外磷光材料可以选自(42tert)CuPc或(phpy)Pt(q)或Pt(TPTBP)或(thdpqx)2-Ir(acac)，这些近红外磷光材料在为提供差频效应的照射波的基础上，还可提供满足光学非线性有机晶体发射太赫兹波的能量。特别是所述近红外磷光材料为(42tert)CuPc时，其最大发射峰可达1110nm，相比其他的近红外磷光材料普遍位于700nm～760nm附近，可提供更多的能量，在调节OLED发光结构的发射光波照射波照射发射层的过程中，可提供更多的调节空间，为THz波的频率调节范围提供更大的选择空间；此外，在各种近红外有机磷光材料中，Cu相较于Pt、Ir、Os和Au等金属较易获得，成本较低，适于大规模生产。
8.本发明的半导体器件的制造方法中，光学非线性有机晶体可以选择为离子型光学非线性有机晶体和分子型光学非线性有机晶体；特别是可以选择为DAST、DSTMS、HMQ-T、HMQ-TMS、OH1晶体或BNA晶体。这些材料在发生差频效应的过程中能量损失较小，可为发射出的THz波提供更多的能量选择，可为THz波的频率调节范围提供更大的选择空间。
9.本发明的半导体器件的制造方法中，本发明的半导体器件，其中一个OLED发光结构的电致发光层为掺杂(42tert)CuPc的TPBi，(42tert)CuPc与TPBi掺杂时，(42tert)CuPc既可以作为空穴陷阱也可以作为电子陷阱，有利于电致发光的效果。
10.本发明提供的天线系统，其发射单元包括如上所述的半导体器件，可通过不同的OLED发光结构发出不同波长的光波，照射发射层的光学非线性有机晶体，发生差频效应而发出THz波；并且通过由驱动模块提供的驱动电压的调节，即可发射不同频率的THz波，实现发射层发射的THz波的调谐。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明一实施例中的半导体器件的部分结构示意图；
图2为本发明一实施例中的半导体器件发射层发射太赫兹波的原理示意图；
图3为本发明另一实施例中的半导体器件的部分结构的示意图；
图4为本发明一实施例中的天线系统中的发射系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
参考图1-图2，本实施例提供一种半导体器件，包括：
多个OLED发光结构，包括电致发光层；以两个OLED发光结构120a和120b为例，两个OLED发光结构120a和120b的电致发光层124a和124b的发光材料为近红外磷光材料；不同OLED发光结构120a和120b的电致发光层124a和124b的发光材料组分不同。
发射层110，发射层110设置于多个发光结构120a和120b的同一侧表面，适于接收多个发光结构120a和120b发出的光波并激发出太赫兹波。发射层110为光学非线性有机晶体。
驱动模块(图1中未示出)，分别连接发光结构120a和120b。驱动模块适于驱动OLED发光结构120a和120b发出光波，且适于调节OLED发光结构120a和120b发出的光波波长。
本实施例的半导体器件，包括多个OLED发光结构120a、120b和发射层110，其中OLED发光结构的电致发光层的发光材料为近红外磷光材料，，多个OLED发光结构120a和120b的电致发光层的发光材料组分不同；发射层110为光学非线性有机晶体。光学非线性有机晶体的发射层110，可以在接收不同频率的光波入射后，基于晶体的二阶非线性极化效应，差频产生THz波。差频产生与振荡在原理上同微波参量放大极为相似，实质上是一个三波混频过程。根据曼利—罗关系可知，在差频过程中，每湮灭一个最高频率的光子，同时要产生两个低频光子，在此过程中这两个低频波获得增益，因此可作为它们的放大器。由高频和低频的两束光通过光学非线性有机晶体极化相互作用，将高能的高频光能量转换为低频光能量和闲置光能量，闲置光能量形成THz波。参考图2，两个OLED发光结构120(具体到本实施例中为120a和120b)分别发射不同频率的的光波ω1和ω2，发射层110接收ω1和ω2照射，发生差频效应，产生THz波ω3发射出去。本发明的发光结构，OLED发光结构的电致发光层选择近红外磷光材料，近红外磷光材料更容易获得高频的光子，在可提供差频效应的照射波基础上，还可提供满足太赫兹波发射的能量，即，闲置光能量可满足太赫兹波的能量。不同的OLED发光结构120a和120b的电致发光层124a和124b的发光材料组分不同，因此经由驱动模块驱动，不同的发光结构120a和120b可发出不同波长的光波，照射发射层110中的光学非线性有机晶体，发生差频效应而发出THz波；并且通过驱动模块对OLED发光结构两极电压的调节，可使OLED发光结构发射的光波在一定的频率范围内波动，即可发射不同频率的THz波，实现发射层发射的THz波的调谐。
本实施例的半导体结构。近红外磷光材料可以为四取代铜酞菁(42tert)CuPc、基于8-羟基喹啉和2-苯基吡啶的环金属铂配合物(phpy)Pt(q)、四苯基-四苯并卟啉铂配合物Pt(TPTBP)或9,9-二(2-(2-甲氧基乙氧基)乙基)-2-苯基-9H-芴单元D-A型环金属铱配合物(thdpqx)2-Ir(acac)中的一种或多种。
进一步的，近红外磷光材料至少包括(42tert)CuPc。
本发明的半导体器件，近红外磷光材料可以为(42tert)CuPc、(phpy)Pt(q)、Pt(TPTBP)或(thdpqx)2-Ir(acac)中的一种或多种，这些近红外磷光材料在为提供差频效应的照射波(混合光波)的基础上，还可提供满足光学非线性有机晶体发射太赫兹波的能量。特别是近红外磷光材料为(42tert)CuPc时，其最大发射峰可达1110nm，相比其他的近红外磷光材料普遍位于700nm～760nm附近，可提供更多的能量，在调节OLED发光结构的发射光波照射波照射发射层的过程中，可提供更多的调节空间，为THz波的频率调节范围提供更大的选择空间；此外，在各种近红外有机磷光材料中，Cu相较于Pt、Ir、Os和Au等金属较易获得，成本较低，适于大规模生产。
本实施例的半导体器件，光学非线性有机晶体包括离子型光学非线性有机晶体和分子型光学非线性有机晶体；
进一步的，离子型光学非线性有机晶体包括吡啶盐体系晶体、喹啉体系晶体和苯并噻唑体系晶体；
进一步的，吡啶盐体系晶体可以为4-(4-二甲氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲苯磺酸盐(DAST)或4-(4-二甲氨基苯乙烯基)甲基吡啶2,4,6-三甲基苯磺酸盐(DSTMS)；
进一步的，喹啉体系晶体可以为2-(4-羟基-3-甲氧基苯乙烯基)-1-甲基喹啉鎓4-甲基苯磺酸盐(HMQ-T)或2-(4-羟基-3-甲氧基苯乙烯基)-1-甲基喹啉-2,4’-二胺-6-三甲基苯磺酸酯(HMQ-TMS)；
进一步的，苯并噻唑体系晶体可以为2-(4-羟基-3-甲氧乙基-3甲基)苯并噻唑2，4，6三甲基苯磺酸盐(HMB-TMS)；
进一步的，分子型光学非线性有机晶体可以为2-(3-(4-羟基苯乙烯基)-5,5-二甲基环己-2-烯亚基)丙二腈(OH1)晶体或4-苯偶氮-1-萘胺(BNA)晶体。
这些光学非线性有机晶体材料在发生差频效应的过程中能量损失较小，可为发射出的THz波提供更多的能量选择，可为THz波的频率调节范围提供更大的选择空间。
本实施例的半导体器件，不同的OLED发光结构120a和120b均包括层叠设置的基底121、阳极层122、空穴注入和传输层123、空穴阻挡层125、电子注入和传输层126和阴极层127；发射层110设置于基底121远离阳极层122的一侧表面(如图1所示)。
基底121可以为玻璃基板；阳极层122可以为ITO；空穴注入和传输层123可以为NPB；空穴阻挡层125可以为BCP；电子注入和传输层126可以为Alq3；阴极层127可以为Al、Mg、Ca、Ag的单质或合金。
至少一个OLED发光结构的电致发光层可以为掺杂(42tert)CuPc的TPBi。
进一步的，相邻的OLED发光结构之间可设置有隔离柱。
本实施例的半导体器件，至少一个OLED发光结构的电致发光层为(42tert)CuPc掺杂的TPBi层，(42tert)CuPc与TPBi掺杂时，(42tert)CuPc既可以作为空穴陷阱也可以作为电子陷阱，有利于电致发光的效果。
进一步的，至少一个OLED发光结构中，(42tert)CuPc在电致发光层中的质量分数可以为5～20％；
进一步的，至少一个OLED发光结构中，(42tert)CuPc在电致发光层中的质量分数可以为14％。
掺杂的质量分数可以为5～20％，在该范围内，发射的光波可为发射层提供足够的能量。当掺杂的质量分数为14％时，发光效果最好。
本实施例的半导体器件，电致发光层的厚度可以为30～50nm。进一步的，电致发光层的厚度可以为40nm。所述电致发光层的厚度可以选择为30～50nm，在该范围内，发射的光波可为发射层提供足够的能量，当厚度为40nm时，效果最好。
本实施例的半导体器件，OLED发光结构的数量可以大于两个。进一步的，可以为三个。大于两个的OLED发光结构，可以提供更多的发射层的照射波的发射源，可给照射波的频率提供更多的组合，例如为三个不同的OLED发光结构ABC时，可以拥有AB、AC、BC、ABC四种差频组合，可提供更大的选择区间，利于太赫兹波调谐的设置安排。
实施例2
参考图3，本实施例提供一种半导体器件，与实施例1的半导体器件，区别在于，发射层110’设置于阴极层127远离电子注入和传输层126的一侧表面。其余的结构均与实施例1相同，在此不予赘述。
发射层110’设置于阴极层127远离电子注入和传输层126的一侧表面。OLED发光结构可以顶发光的形式从阴极侧发光，发射层110’在阴极侧同样可接收不同OLED发光结构发出的光波差频产生THz波，并且由驱动模块对OLED发光结构的两极电压的调节实现THz波的调节。
实施例3
本实施例提供一种半导体器件制造方法，用于制造如上述实施例1中的半导体器件，包括以下步骤：
形成多个OLED发光结构，OLED发光结构包括电致发光层，电致发光层的发光材料为近红外磷光材料。
在多个OLED发光结构中，每个OLED发光结构的电致发光层的发光材料的组分均不同。
在多个OLED发光结构同一侧表面形成发射层，发射层适于接收多个OLED发光结构发出的光波并激发出太赫兹波；发射层为光学非线性有机晶体。
提供驱动模块，驱动模块包括多个驱动信号端口，将OLED发光结构与所述驱动模块的驱动信号端口电性连接，所述驱动模块适于驱动OLED发光结构发出光波，且适于调节OLED发光结构发出的光波波长。
本实施例提供的半导体器件的制造方法，其制造的半导体器件包括多个OLED发光结构和发射层，其中OLED发光结构的电致发光层的发光材料为近红外磷光材料，每个OLED发光结构的电致发光层的发光材料的组分不同；所述发射层为光学非线性有机晶体。光学非线性有机晶体的发射层，可以在接收不同频率的光波入射后，基于晶体的二阶非线性极化效应，差频产生THz波。差频产生与振荡在原理上同微波参量放大极为相似，实质上是一个三波混频过程。根据曼利—罗关系可知，在差频过程中，每湮灭一个最高频率的光子，同时要产生两个低频光子，在此过程中这两个低频波获得增益，因此可作为它们的放大器。由高频和低频的两束光通过光学非线性有机晶体极化相互作用，将高能的高频光能量转换为低频光能量和闲置光能量，闲置光能量形成THz波。本发明的发光结构，OLED发光结构的电致发光层选择近红外磷光材料，近红外磷光材料近红外磷光材料更容易获得高频的光子，在可提供差频效应的照射波基础上，还可提供满足太赫兹波发射的能量，即，闲置光能量可满足太赫兹波能量。不同的OLED发光结构的电致发光层具有不同的组成，因此经由驱动模块驱动，不同的OLED发光结构可发出不同波长的光波，照射发射层中的光学非线性有机晶体，发生差频效应而发出THz波；并且通过电压的调节，可使OLED发光结构发射的光波在一定的频率范围内波动，即可发射不同频率的THz波，实现发射层发射的THz波的调谐。
本实施例的半导体器件的制造方法中，近红外磷光材料可以为(42tert)CuPc、(phpy)Pt(q)、Pt(TPTBP)或(thdpqx)2-Ir(acac)中的一种或多种。
进一步的，近红外磷光材料至少包括(42tert)CuPc。
近红外磷光材料可以为(42tert)CuPc、(phpy)Pt(q)、Pt(TPTBP)或(thdpqx)2-Ir(acac)中的一种或多种，这些近红外磷光材料在为提供差频效应的照射波的基础上，还可提供满足光学非线性有机晶体发射太赫兹波的能量。特别是所述近红外磷光材料为(42tert)CuPc时，其最大发射峰可达1110nm，相比其他的近红外磷光材料普遍位于700nm～760nm附近，可提供更多的能量，在调节OLED发光结构的发射光波照射波照射发射层的过程中，可提供更多的调节空间，为THz波的频率调节范围提供更大的选择空间；此外，在各种近红外有机磷光材料中，Cu相较于Pt、Ir、Os和Au等金属较易获得，成本较低，适于大规模生产。
本实施例的半导体器件的制造方法，光学非线性有机晶体包括离子型光学非线性有机晶体和分子型光学非线性有机晶体。
进一步的，离子型光学非线性有机晶体包括吡啶盐体系晶体、喹啉体系晶体和苯并噻唑体系晶体；
进一步的，吡啶盐体系晶体为DAST或DSTMS；
进一步的，喹啉体系晶体为HMQ-T或HMQ-TMS；
进一步的，苯并噻唑体系晶体为HMB-TMS；
进一步的，分子型光学非线性有机晶体为OH1晶体或BNA晶体。
这些光学非线性有机晶体材料在发生差频效应的过程中能量损失较小，可为发射出的THz波提供更多的能量选择，可为THz波的频率调节范围提供更大的选择空间。
本实施例的半导体器件的制造方法，形成多个OLED发光结构的步骤包括：
提供基底，在基底的一侧形成阳极层。
在阳极层表面形成空穴注入和传输层。
在空穴注入和传输层表面形成电致发光层。
在电致发光层表面形成空穴阻挡层。
在空穴阻挡层表面形成电子注入和传输层。
在电子注入和传输层表面形成阴极层。
在基底远离阳极层的一侧表面形成发射层。
本实施例的半导体器件的制造方法还包括：在相邻的OLED发光结构之间形成隔离柱。
其中基底可以为玻璃基板；阳极层可以为ITO层；空穴注入和传输层可以为NPB层；空穴阻挡层可以为BCP层；电子注入和传输层可以为Alq3层；阴极层可以为Al、Mg、Ca、Ag的单质或合金。
至少一个红光OLED电致发光层为掺杂(42tert)CuPc的TPBi。
具体的，例如可以为：在清洗干净的具有ITO层的玻璃基板上首先沉积30nm的NPB作为空穴传输层，然后通过两个独立的源同时蒸镀来制备40nm厚的(42tert)CuPc掺杂的TPBI，作为发光层，再蒸镀18nm厚的BCP作为空穴阻挡层,接着蒸镀18nm厚的Alq3作为电子注入和传输层，最后蒸镀120nm的Al作为阴极。
本实施例的半导体器件的制造方法中，至少一个OLED发光结构的电致发光层为掺杂(42tert)CuPc的TPBi，(42tert)CuPc与TPBi掺杂时，(42tert)CuPc既可以作为空穴陷阱也可以作为电子陷阱，有利于电致发光的效果。
实施例4
本实施例提供一种半导体器件制造方法，用于制造如上述实施例2中的半导体器件。与上述实施例3相比，区别在于，形成发射层的步骤为：在阴极层远离电子注入和传输层的一侧表面形成发射层。其余步骤与实施例3中均相同，在此不予赘述。
通过本实施例的半导体器件制造方法，可制造如上述实施例2中的半导体器件。该种半导体器件可以顶发光的形式从阴极侧发光，发射层110’在阴极侧同样可接收不同OLED发光结构发出的光波差频产生THz波，并且由驱动模块对OLED发光结构的两极电压的调节实现THz波的调节。
实施例5
参考图1-图4，本实施例提供一种天线系统，包括发射系统，发射系统包括：
信源300；
调制单元200，与信源300通过电路连接。
发射单元100，适于发射太赫兹波，发射单元100包括如实施例1中的半导体器件，其中驱动模块与调制单元200通过电路连接。
由信源300发出信号，调制单元200对信号进行调制，发射单元的驱动模块接收信号并根据信号驱动不同OLED发光结构120a和120b发射不同频率波长的光波照射发射层，由发射层110发射出THz波。
本实施例提供的天线系统，其发射单元包括如上述实施例1中的半导体器件，可通过该半导体器件，由不同的发光结构120a和120b发出不同波长的光波，照射发射层110中的光学非线性有机晶体，发生差频效应而发出THz波。并且通过由驱动模块提供的驱动电压的调节，即可发射不同频率的THz波，实现发射层发射的THz波的调谐。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (29)

1.一种半导体器件，其特征在于，包括：
多个OLED发光结构，所述OLED发光结构包括电致发光层，所述电致发光层的发光材料为近红外磷光材料；
在多个所述OLED发光结构中，每个所述OLED发光结构的电致发光层的发光材料组分均不同；
发射层，所述发射层设置于多个所述OLED发光结构同一侧表面，所述发射层适于接收多个所述OLED发光结构发出的光波并激发出太赫兹波；所述发射层为光学非线性有机晶体；
驱动模块，所述驱动模块包括多个驱动信号端口，所述驱动信号端口连接所述OLED发光结构；所述驱动模块适于驱动所述OLED发光结构发出光波，且适于调节所述OLED发光结构发出的光波波长。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，
所述近红外磷光材料为四取代铜酞菁、基于8-羟基喹啉和2-苯基吡啶的环金属铂配合物、四苯基-四苯并卟啉铂配合物或9,9-二(2-(2-甲氧基乙氧基)乙基)-2-苯基-9H-芴单元D-A型环金属铱配合物中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，
所述近红外磷光材料至少包括四取代铜酞菁。
4.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，
所述光学非线性有机晶体包括离子型光学非线性有机晶体和分子型光学非线性有机晶体。
5.根据权利要求4所述的半导体器件，其特征在于，
所述离子型光学非线性有机晶体包括吡啶盐体系晶体、喹啉体系晶体和苯并噻唑体系晶体。
6.根据权利要求5所述的半导体器件，其特征在于，
所述吡啶盐体系晶体为4-(4-二甲氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲苯磺酸盐或4-(4-二甲氨基苯乙烯基)甲基吡啶2,4,6-三甲基苯磺酸盐。
7.根据权利要求5所述的半导体器件，其特征在于，
所述喹啉体系晶体为2-(4-羟基-3-甲氧基苯乙烯基)-1-甲基喹啉鎓4-甲基苯磺酸盐或2-(4-羟基-3-甲氧基苯乙烯基)-1-甲基喹啉-2,4’-二胺-6-三甲基苯磺酸酯。
8.根据权利要求5所述的半导体器件，其特征在于，
所述苯并噻唑体系晶体为2-(4-羟基-3-甲氧乙基-3甲基)苯并噻唑2，4，6三甲基苯磺酸盐。
9.根据权利要求4所述的半导体器件，其特征在于，
所述分子型光学非线性有机晶体为2-(3-(4-羟基苯乙烯基)-5,5-二甲基环己-2-烯亚基)丙二腈晶体或4-苯偶氮-1-萘胺晶体。
10.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，
所述OLED发光结构包括层叠设置的基底、阳极层、空穴注入和传输层、所述电致发光层、空穴阻挡层、电子注入和传输层及阴极层；
所述发射层设置于所述基底远离所述阳极层的一侧表面，或设置于所述阴极层远离所述电子注入和传输层的一侧表面；
所述基底为玻璃基板；所述阳极层为氧化铟锡；所述空穴注入和传输层为N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺；所述空穴阻挡层为2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉；所述电子注入和传输层为三(8-羟基喹啉)铝；所述阴极层为Al、Mg、Ca、Ag的单质或合金；
至少一个所述OLED发光结构的所述电致发光层的材料为掺杂四取代铜酞菁的1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯。
11.根据权利要求10所述的半导体器件，其特征在于，
至少一个所述OLED发光结构中，四取代铜酞菁在所述电致发光层中的质量分数为5～20％。
12.根据权利要求11所述的半导体器件，其特征在于，
至少一个所述OLED发光结构中，四取代铜酞菁在电致发光层中的质量分数为14％。
13.根据权利要求10所述的半导体器件，其特征在于，
所述电致发光层的厚度为30～50nm。
14.根据权利要求13所述的半导体器件，其特征在于，
所述电致发光层的厚度为40nm。
15.权利要求10所述的半导体器件，其特征在于，
相邻的所述OLED发光结构之间设置有隔离柱。
16.根据权利要求10所述的半导体器件，其特征在于，
所述OLED发光结构的数量大于两个。
17.根据权利要求16所述的半导体器件，其特征在于，
所述OLED发光结构的数量为三个。
18.一种半导体器件制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
形成多个OLED发光结构，所述OLED发光结构包括电致发光层，所述电致发光层的发光材料为近红外磷光材料；在多个所述OLED发光结构中，每个所述OLED发光结构的电致发光层的发光材料的组分均不同；
在多个所述发光结构同一侧表面形成发射层，所述发射层适于接收多个所述OLED发光结构发出的光波并激发出太赫兹波；所述发射层为光学非线性有机晶体；
提供驱动模块，所述驱动模块包括多个驱动信号端口，将所述OLED发光结构与所述驱动模块的所述驱动信号端口电性连接，所述驱动模块适于驱动所述OLED发光结构发出光波，且适于调节所述OLED发光结构发出的光波波长。
19.根据权利要求18所述的半导体器件制造方法，其特征在于，
所述近红外磷光材料为四取代铜酞菁、基于8-羟基喹啉和2-苯基吡啶的环金属铂配合物、四苯基-四苯并卟啉铂配合物或9,9-二(2-(2-甲氧基乙氧基)乙基)-2-苯基-9H-芴单元D-A型环金属铱配合物中的一种或多种。
20.根据权利要求19所述的半导体器件制造方法，其特征在于，
所述近红外磷光材料至少包括四取代铜酞菁。
21.根据权利要求18所述的半导体器件制造方法，其特征在于，
所述光学非线性有机晶体包括离子型光学非线性有机晶体和分子型光学非线性有机晶体。
22.根据权利要求21所述的半导体器件制造方法，其特征在于，
所述离子型光学非线性有机晶体包括吡啶盐体系晶体、喹啉体系晶体和苯并噻唑体系晶体。
23.根据权利要求22所述的半导体器件制造方法，其特征在于，
所述吡啶盐体系晶体为4-(4-二甲氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲苯磺酸盐或4-(4-二甲氨基苯乙烯基)甲基吡啶2,4,6-三甲基苯磺酸盐。
24.根据权利要求22所述的半导体器件制造方法，其特征在于，
所述喹啉体系晶体为2-(4-羟基-3-甲氧基苯乙烯基)-1-甲基喹啉鎓4-甲基苯磺酸盐或2-(4-羟基-3-甲氧基苯乙烯基)-1-甲基喹啉-2,4’-二胺-6-三甲基苯磺酸酯。
25.根据权利要求22所述的半导体器件制造方法，其特征在于，
所述苯并噻唑体系晶体为2-(4-羟基-3-甲氧乙基-3甲基)苯并噻唑2，4，6三甲基苯磺酸盐。
26.根据权利要求21所述的半导体器件制造方法，其特征在于，
所述分子型光学非线性有机晶体为2-(3-(4-羟基苯乙烯基)-5,5-二甲基环己-2-烯亚基)丙二腈晶体或4-苯偶氮-1-萘胺晶体。
27.根据权利要求18所述的半导体器件制造方法，其特征在于，
所述形成多个OLED发光结构的步骤包括：
提供基底，在所述基底的一侧形成阳极层；
在所述阳极层层表面形成空穴注入和传输层；
在所述空穴注入和传输层表面形成电致发光层；
在所述电致发光层表面形成空穴阻挡层；
在所述空穴阻挡层表面形成电子注入和传输层；
在所述电子注入和传输层表面形成阴极层；
在所述基底远离所述阳极层的一侧表面形成所述发射层，或在所述阴极层远离所述电子注入和传输层的一侧表面形成所述发射层；
其中所述基底为玻璃基板；所述阳极层为氧化铟锡；所述空穴注入和传输层为N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺；所述空穴阻挡层为2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉；所述电子注入和传输层为三(8-羟基喹啉)铝；所述阴极层为Al、Mg、Ca、Ag的单质或合金；
至少一个所述OLED发光结构的所述电致发光层的材料为掺杂四取代铜酞菁的1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯。
28.根据权利要求27所述的半导体器件制造方法，其特征在于，
所述半导体器件的制造方法还包括：在相邻的所述OLED发光结构之间形成隔离柱。
29.一种天线系统，其特征在于，
包括发射系统，所述发射系统包括：
信源；
调制单元，与所述信源通过电路连接；
发射单元，所述发射单元适于发射太赫兹波，所述发射单元包括如权利要求1-17中任一项所述的半导体器件，所述驱动模块与所述调制单元通过电路连接。
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