專利名稱：一種電致發(fā)光器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電致發(fā)光的器件及其制備方法，尤其是二氧化鈦電致發(fā)光的器 件及其制備方法。
背景技術(shù)：
二氧化鈦是一種寬禁帶半導(dǎo)體，其禁帶寬度為3-3.2ev。 二氧化鈦的聲子能 量比較低，可以降低非輻射躍遷的幾率。此外，它還具有光電轉(zhuǎn)換、光學(xué)非線 性等性質(zhì)。這些優(yōu)越的性能使得二氧化鈦倍受人們關(guān)注。1983年，Nakato.Y小 組用溶液法第一次得到了二氧化鈦的電致發(fā)光(參考文獻NakatoY，TsumuraA and Tsubomura H, J. Phys. Chem 87(1983)2402)。之后，Tomoaki Houzouji等小組 用改進的溶液法得到了相對較高強度的Ti02的電致發(fā)光(參考文獻Tomoaki Houzouji, Nobuhiro Saito, Akihiko Kudo, and Tadayoshi Sakata, Chemical Physics Letters 254(1996)109)。但是溶液法所制備的器件存在著與其他器件難以兼容， 以及封裝困難等一系列的問題，所以溶液法逐漸被固態(tài)法所替代。R. K6nenkamp、 Young Kwan Kim和L. Qian等小組用固態(tài)法制備了 Ti02的電致發(fā) 光器件(參考文南犬R K6nenkamp, Robert C Word and M Godinez, Nanotechnology 17(2006) 1858， Young Kwan Kim, Kwaung Youn Lee， Oh Kwan Kwon, Dong Myoung Shin, Byoung Chung Sohn, and Jin Ho Choi ， Synthetic Metals 111-112(2000)207， L Qian, T Zhang, S Wageh, Z-S Jin, Z-L Du， Y-S Wang and X隱R Xu, Nanotechnology 17(2006)100)。但是無論用溶液法還是固態(tài)法，抑或二氧化 鈦呈現(xiàn)何種晶型，TiO2的電致發(fā)光峰位均在600nm左右，這是由1102中的氧空 位所引起的，是屬于Ti02材料的缺陷發(fā)光。但是目前還沒有實現(xiàn)硅襯底上的硅 基二氧化鈦的電致發(fā)光。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種二氧化鈦的電致發(fā)光的器件及其制備方法。 本發(fā)明的電致發(fā)光的器件是二氧化鈦電致發(fā)光的器件，由硅襯底、自下而 上依次沉積在硅襯底正面的Ti02薄膜和ITO電極以及沉積在硅襯底背面的歐姆
接觸電極組成。
發(fā)明的電致發(fā)光器件的制備方法，包括以下步驟
1)將電阻率為0.005-50歐姆.厘米的P型或N型硅襯底清洗后放入直流反 應(yīng)磁控濺射裝置的反應(yīng)室中，反應(yīng)室真空度抽至5xl(^Pa,以純Ti金屬為耙材，
以Ar作為濺射氣氛，在0.8Pa 5Pa壓強下，襯底溫度為50。C 200。C，進行濺 射沉積，得到Ti膜；
2) 將沉積有Ti膜的硅襯底加熱至400。C 600。C，在02氣氛下熱處理 5h 10h， Ti氧化生成Ti02薄膜；
3) 在Ti02薄膜上濺射透明ITO電極，在硅襯底背面沉積歐姆接觸電極。 上述的歐姆接觸電極可以是Al或Au。
本發(fā)明可以通過調(diào)節(jié)襯底溫度來改變Ti膜的結(jié)晶狀態(tài)，通過調(diào)整濺射時間 來改變Ti膜的厚度，通過調(diào)節(jié)熱氧化的溫度和時間來改變Ti02薄膜的結(jié)晶狀態(tài)。
本發(fā)明的優(yōu)點在于器件的結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方式簡單，制得的電致發(fā)光器件的 電致發(fā)光峰位在450nm、 515nm和600nm，并且該器件的制備方法所用的設(shè)備 與現(xiàn)行成熟的硅器件平面工藝兼容，易實現(xiàn)大規(guī)模、低成本制造的優(yōu)點。


圖1是發(fā)明的電致發(fā)光的器件示意圖2是發(fā)明的電致發(fā)光的器件在不同偏置下獲得的電致發(fā)光譜。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明。
參照圖1，發(fā)明的電致發(fā)光的器件，在硅襯底1的正面自下而上依次有Ti02 薄膜2和透明ITO電極3，在硅襯底背面有歐姆接觸電極4。 實施例1
采取如下工藝歩驟1)清洗P型〈00,電阻率為0.005歐姆 厘米、大小 為15xl5mm2、厚度為675微米的硅片，清洗后放入直流反應(yīng)磁控濺射裝置的反 應(yīng)室中，反應(yīng)室真空度抽至5xl(T3Pa;在硅片上利用反應(yīng)直流濺射的方法沉積 厚度約為100nm的Ti膜，在濺射時，采用純度為99.9%的Ti金屬靶、襯底溫度 50°C、濺射功率70W、通以Ar (流量為30sccm)、工作壓強為0.8Pa; 2)將沉 積有Ti膜的硅片在O2氣氛下500。C熱處理5h， Ti氧化生成Ti02薄膜；3)在 Ti02薄膜上濺射50nm厚的ITO電極，在硅背面沉積100nm厚的Al作為歐姆接 觸電極，兩者的面積均為10xl0mm2。
實施例2
采取如下工藝步驟1)清洗N型〈00，電阻率為0.5歐姆*厘米、大小為 15xl5mm2、厚度為675微米的硅片，清洗后放入直流反應(yīng)磁控濺射裝置的反應(yīng) 室中，反應(yīng)室真空度抽至5xl(T3Pa;在硅片上利用反應(yīng)直流濺射的方法沉積厚 度約為150nm的Ti薄膜，在濺射時，采用純度為99.9%的Ti金屬靶、襯底100°C、
濺射功率80 W、通以Ar (流量為45sccm)、工作壓強為2Pa; 2)將沉積有Ti 膜的硅片在02氣氛下400°C熱處理8h， Ti氧化生成TiCV薄膜；3)在Ti02 薄膜上濺射50nm厚的ITO電極，在硅背面沉積100nm厚的Au作為歐姆接觸 電極，兩者的面積均為10xl0mm2。 實施例3
采取如下工藝步驟1)清洗P型〈100，電阻率為50歐姆*厘米、大小為 15xl5mm2、厚度為675微米的硅片，清洗后放入直流反應(yīng)磁控濺射裝置的反應(yīng) 室中，反應(yīng)室真空度抽至5xl(T3Pa;在硅片上利用反應(yīng)直流濺射的方法沉積厚 度約為200nm的Ti膜，在濺射時，采用純度為99.9%的Ti金屬靶、襯底溫度 200。C、濺射功率100W、通以Ar (流量為45sccm)、工作壓強為5Pa; 2)將沉 積有Ti膜的硅片在O2氣氛下600。C熱處理10h， Ti氧化生成Ti02薄膜；3)在 Ti02薄膜上濺射50nm厚的ITO電極，在硅背面沉積100nm厚的Al作為歐姆接 觸電極，兩者的面積均為10xl0mm2。
圖2給出了通過上述方法獲得的器件在室溫下測得的不同驅(qū)動電壓下的電 致發(fā)光(EL)譜，此時Ti02薄膜接負，Si襯底接正。從圖中可以看出，隨著電 壓的增大，電致發(fā)光的強度也隨著增大，這是典型的電致發(fā)光的特征。此外， 電致發(fā)光圖中的450nm、 515nm和600nm三個發(fā)光峰均為7102的缺陷發(fā)光。
權(quán)利要求
1.一種電致發(fā)光器件，其特征在于它是二氧化鈦電致發(fā)光的器件，由硅襯底(1)、自下而上依次沉積在硅襯底正面的TiO2薄膜(2)和ITO電極(3)以及沉積在硅襯底背面的歐姆接觸電極(4)組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電致發(fā)光器件的制備方法，其特征是包括以下步驟1) 將電阻率為0.005-50歐姆.厘米的P型或N型硅襯底清洗后放入直流反 應(yīng)磁控濺射裝置的反應(yīng)室中，反應(yīng)室真空度抽至5xl(^Pa,以純Ti金屬為耙材， 以Ar作為濺射氣氛，在0.8Pa 5Pa壓強下，襯底溫度為50。C 200。C，進行濺射沉積，得到Ti膜；2) 將沉積有Ti膜的硅襯底加熱至400。C 600。C，在02氣氛下熱處理 5h 10h， Ti氧化生成Ti02薄膜；3) 在Ti02薄膜上濺射透明ITO電極，在硅襯底背面沉積歐姆接觸電極。
全文摘要
本發(fā)明公開的電致發(fā)光器件是二氧化鈦電致發(fā)光的器件，由硅襯底、自下而上依次沉積在硅襯底正面的TiO₂薄膜和ITO電極以及沉積在硅襯底背面的歐姆接觸電極組成。其制備步驟如下先將P型或N型硅片清洗后放入直流反應(yīng)磁控濺射裝置的反應(yīng)室中，反應(yīng)室抽真空，以純鈦金屬為靶材，以Ar作為濺射氣氛，進行濺射沉積，得到Ti膜；然后將Ti膜在O₂氣氛下熱氧化，生成TiO₂薄膜。在TiO₂薄膜上濺射ITO電極，在硅襯底背面沉積歐姆接觸電極。本發(fā)明的器件結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方式簡單，制得的硅基二氧化鈦電致發(fā)光器件的電致發(fā)光峰位在450nm、515nm和600nm，并且該器件的制備方法所用的設(shè)備與現(xiàn)行成熟的硅器件平面工藝兼容，易實現(xiàn)大規(guī)模、低成本制造的優(yōu)點。
文檔編號H01L33/00GK101097981SQ20071007005
公開日2008年1月2日 申請日期2007年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月17日
發(fā)明者楊德仁, 章圓圓, 闕端麟, 陳培良, 馬向陽 申請人:浙江大學(xué)