一种半导体的显示方法与制备方法技术

本发明专利技术提供了一种半导体的显示方法，主要由半导体制成的超表面的结构颜色与半导体在受激辐射下产生的本征颜色混合产生，通过调控入射白光以及激发的强度改变两种颜色的混合比，进而产生不同的颜色。本发明专利技术还提供了一种半导体的制备方法。本发明专利技术的有益效果是：利用超表面的结构颜色与半导体本身发光的本征颜色调色的交错机制之间的协同作用，使得其能够在室内环境下以大约纳秒级的转换时间在大范围内进行颜色调整，实现了原位控制。

Display method and preparation method of semiconductor

The invention provides a semiconductor display method, which is mainly produced by mixing the structural color of the super-surface made of semiconductor with the intrinsic color produced by the semiconductor under stimulated radiation. The mixing ratio of the two colors is changed by adjusting the incident white light and the intensity of excitation, and different colors are produced. The invention also provides a preparation method of semiconductor. The invention has the beneficial effect that the synergistic effect between the structural color of the super surface and the interleaving mechanism of the intrinsic color modulation of the luminescence of the semiconductor itself enables the color modulation to be carried out in a large range with a conversion time of about nanosecond in the indoor environment, thus realizing the in-situ control.

【技术实现步骤摘要】
一种半导体的显示方法与制备方法
本专利技术涉及半导体显示，尤其涉及一种半导体的显示方法与制备方法。
技术介绍
图像显示技术正在向数字化、灵活化、多媒体化的方向发展,其采用数字方式控制,显示平面化,代表着当代图像显示的发展趋势。随着平板显示技术的发展,阵列显示得到了越来越广的应用。大部分平板显示器,如液晶显示器(LCD)、等离子显示器(PDP)、LED显示屏等,都是将显示像素排列成有规律的阵列形式进行显示的。近来，基于纳米印刷的彩色显示器使用外在结构颜色或固有发射颜色是高密度信息存储的一个迅速兴起的研究领域。然而，高级应用（例如动态全色显示和安全信息加密）要求对原位颜色变化，非真空操作，及时响应以及有利的可重用性提出了苛刻的要求。为了改善颜色印象，已经探索了在可见光范围内具有低损耗的高折射率介电材料。通过使用全介电材料，可以在整个可见光谱上改善色彩对比度。然而，大部分彩色纳米印刷工作在一个静态的方式，限制了他们的先进应用，如防伪，动态全彩色显示和高安全的加密。类似于在成熟的半导体工业中广泛用于控制半导体的电学和光学特性的电掺杂和化学掺杂，近来，已经成功地将掺杂的概念移植成以动态方式控制彩色纳米印刷，例如通过将液晶渗入等离子体纳米结构或控制金属纳米颗粒的加氢/脱氢动力学。但是，它们都不能实现原位控制，后者方法甚至需要氢氧环境。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种实现了原位控制的半导体的显示方法与制备方法。本专利技术提供了一种半导体的显示方法，主要由半导体制成的超表面的结构颜色与半导体在受激辐射下产生的本征颜色混合产生，通过调控入射白光以及激发的强度改变两种颜色的混合比，进而产生不同的颜色。作为本专利技术的进一步改进，半导体的超表面的结构颜色在反射模式下产生，当一束白光通过空气柱后入射到在某基底的半导体的超表面上时，入射光与单个半导体的超表面单元发生米氏散射，通过单个超表面单元之间的共振，得到特定的反射峰，进而产生不同的结构颜色，该结构颜色的强度通过入射白光的强度调控。作为本专利技术的进一步改进，半导体在受激辐射时，发出特定波长的本征颜色，而受激辐射的光强通过受激强度调控。作为本专利技术的进一步改进，通过将外在结构颜色与本征颜色混合，实现动态颜色调谐，其中，结构颜色作为基础，本征颜色作为光子杂质，通过调节半导体激发的强度，以动态、可逆地控制产生的颜色。本专利技术还提供了一种半导体的制备方法，包括以下步骤：S1、制备半导体薄膜；S2、制备图案掩模；S3、在掩模上制备具有超表面的半导体。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，采用一步旋涂法制备半导体薄膜，将基底置于去胶机中用氧离子轰击进行亲水处理，将亲水处理后的基底至于匀胶台上，取半导体溶液，滴在基底上，在基底上，用氮气吹基底，匀胶台匀速转动，快速喷入氯苯溶液，使其快速析出半导体薄膜。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2中，采用电子束光刻制备图案掩模，按照电子束光刻流程，在得到的半导体薄膜上匀上光刻胶，烘胶，随后用电子束光刻机进行曝光，将预先编写好的超表面阵列图案转移在光刻胶上，经过显影后光刻胶上具有超表面阵列结构图案。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S3中，在掩模上采用反应离子束刻蚀制备半导体超表面，显影结束后，将具有超表面阵列反结构图案的样品，用反应离子束刻蚀法对样品进行刻蚀，使得半导体厚度剩余预定值，最后在基底上形成具有超表面的半导体。本专利技术的有益效果是：利用超表面的结构颜色与半导体本身发光的本征颜色调色的交错机制之间的协同作用，使得其能够在室内环境下以大约纳秒级的转换时间在大范围内进行颜色调整，实现了原位控制。附图说明图1是一种半导体的制备方法的流程图。图2是制备得到的半导体超表面的SEM图片。图3是测量光路示意图。具体实施方式下面结合附图说明及具体实施方式对本专利技术进一步说明。一种半导体的显示方法，为光注入可调控显示方法，主要由半导体制成的超表面的结构颜色（反射或透射产生）与半导体在受激辐射下产生的本征颜色（荧光或激光）混合产生。通过调控入射白光以及激发的强度改变两种颜色的混合比，进而产生不同的颜色。一方面，半导体超表面的结构颜色可以在反射模式下产生，当一束白光通过空气柱后入射到在某基底的半导体超表面上时，入射光与单个半导体超表面单元发生米氏散射，通过单个超表面单元之间的共振，得到特定的反射峰，进而产生不同的结构色，这种结构颜色的强度可以通过入射白光的强度调控。另一方面，由于半导体料在受激辐射时，发出特定波长（不同颜色）的本征色。而受激辐射的光强可以通过受激强度调控。根据混色理论，通过混合其他两种颜色可以产生第三种颜色，通过改变它们的混合比率可以容易地调节所得色调。因此，通过将外在结构颜色与本征颜色混合，可以实现动态颜色调谐方案，其中前一种颜色作为基础，后一种颜色作为光子杂质。通过调节半导体激发的强度，可以动态、可逆地控制产生的颜色。一种半导体的制备方法，其制备流程示意图如图1所示，具体步骤为：(1)采用一步旋涂法制备半导体薄膜。将基底置于去胶机中用氧离子轰击10分钟进行亲水处理，将亲水处理后的基底至于匀胶台上，取1.5mol/L的半导体溶液50μl，滴在基底上，在基底上方8-10cm处，用800Lh-1的氮气吹基底，匀胶台转速为5000r/s，时间60秒，在第34秒时快速喷入80μl的氯苯溶液，使其快速析出成膜；(2)采用电子束光刻技术制备图案掩模。按照电子束光刻流程，在得到的半导体膜上匀上光刻胶ZEP，转速与维持时间将决定光刻胶厚度，为了下一步剥离的实现，目前的转速2000-4000r/s，维持120s，在180℃烘胶0.5小时。随后用电子束光刻机进行曝光，将预先编写好的超表面阵列图案转移在光刻胶上，经过ZEP专用显影液显影后光刻胶上具有超表面阵列结构图案；(3)在掩模上采用反应离子束刻蚀制备半导体超表面。显影结束后，将具有超表面阵列反结构图案的样品，用反应离子束刻蚀法对样品进行刻蚀，使得半导体厚度剩余210nm。最后在基底上形成预期设计的半导体超表面结构。制备得到的半导体超表面的SEM（扫描电子显微镜）图片如图2所示，当然电子束光刻及刻蚀中存在误差，但是在此视场中，由于合成及制备条件的控制，大部分都是本专利技术所需要的结构，同时从尺寸上来说，也都基本符合模拟设定结果。这样就满足了后期实验能够重复的必要条件。为了在实验上观察光注入可调控半导体显示，本专利技术自主设计并搭建了一套光路系统，包括光谱仪1、透镜21、22、滤波片31、32、CCD4、分束镜51、52、53、偏振片6、光圈7、三维平移台8，示意图如图3所示。如图3所示，白光用于激发反射模式时半导体超表面的的结构色，白光光源的发散白光经过透镜22变为平行光，再通过小孔准直，偏振片6起偏，分束镜53的反射以及物镜的汇聚，最终垂直入射到半导体超表面上。400nm的飞秒光用于激发半导体材料的本征颜色，类似白光，经过分束镜53的反射与50倍的物镜的汇聚，最终打在半导体超表面上。样品的颜色信息经过同一个50倍物镜收集后，利用分束镜51分成两束，一束通过ccd4来观测样品颜色，另一束通过光谱仪1来测量样品的光谱信息。期间，通过调节三维平移台8，使样品处于光斑焦点处。当仅有白光照射时，CCD4上呈现出一个红色清本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体的显示方法，其特征在于：主要由半导体制成的超表面的结构颜色与半导体在受激辐射下产生的本征颜色混合产生，通过调控入射白光以及激发的强度改变两种颜色的混合比，进而产生不同的颜色。

【技术特征摘要】
1.一种半导体的显示方法，其特征在于：主要由半导体制成的超表面的结构颜色与半导体在受激辐射下产生的本征颜色混合产生，通过调控入射白光以及激发的强度改变两种颜色的混合比，进而产生不同的颜色。2.根据权利要求1所述的半导体的显示方法，其特征在于：半导体的超表面的结构颜色在反射模式下产生，当一束白光通过空气柱后入射到在某基底的半导体的超表面上时，入射光与单个半导体的超表面单元发生米氏散射，通过单个超表面单元之间的共振，得到特定的反射峰，进而产生不同的结构颜色，该结构颜色的强度通过入射白光的强度调控。3.根据权利要求1所述的半导体的显示方法，其特征在于：半导体在受激辐射时，发出特定波长的本征颜色，而受激辐射的光强通过受激强度调控。4.根据权利要求1所述的半导体的显示方法，其特征在于：通过将外在结构颜色与本征颜色混合，实现动态颜色调谐，其中，结构颜色作为基础，本征颜色作为光子杂质，通过调节半导体激发的强度，以动态、可逆地控制产生的颜色。5.一种半导体的制备方法，其特征在于，包括以下步...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖淑敏，高翊盛，张靖，宋清海，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44