可控发光位置的二极管器件制造技术

本实用新型专利技术提供一种可控发光位置的二极管器件及其制造方法，结功能层的材料为过渡金属硫族化合物，在结功能层的两端形成有与其欧姆接触的第一电极和第二电极，在结功能层一侧形成有第三电极，且在第一电极和第二电极之间的结功能层以及第三电极上覆盖有离子液体层。这样，由第三电极、结功能层以及离子液体层组成了平行板电容器结构，当在第一电极与第三电极之间施加正电压，第二电极与第三电极之间施加负电压之后，在过渡金属硫化物中形成场效应PN结，通过调节第一电极与第三电极之间的正压大小，以及第二电极与第三电极之间的负压大小，则可以使得PN结的位置移动，从而，实现二极管器件中PN结的可移动性。

Diode device with controllable light emitting position

The utility model provides a diode device with controllable light-emitting position and a manufacturing method thereof. The material of the functional layer of the junction is a transition metal chalcogenide compound. A first electrode and a second electrode are formed at both ends of the functional layer of the junction, a third electrode is formed at one side of the functional layer of the junction, and the functional layer of the junction between the first electrode and the second electrode and the third electrode are covered There is an ionic liquid layer. In this way, a parallel plate capacitor structure is composed of a third electrode, a junction functional layer and an ionic liquid layer. When a positive voltage is applied between the first electrode and the third electrode, and a negative voltage is applied between the second electrode and the third electrode, a field effect PN junction is formed in the transition metal sulfide. By adjusting the positive voltage between the first electrode and the third electrode, and between the second electrode and the third electrode The magnitude of negative pressure between the three electrodes can make the position of PN junction move, thus realizing the mobility of PN junction in diode devices.

【技术实现步骤摘要】
可控发光位置的二极管器件
本技术属于半导体器件及纳米光电子
，特别涉及一种可控发光位置的二极管器件。
技术介绍
光电二极管的核心单元是PN结，由在同一半导体衬底上形成P型区和N型区形成，具有单向导电性，随着应用的不断深入，光电二极管在片上通信、照明、生物传感、单分子操控等领域都有着重要的应用价值。目前，形成PN结的的方法主要有合金法、扩散法、离子注入法和外延生长法等，这些方法形成的PN结，其P型区和N型区在垂直于衬底方向上层叠，发光点在PN结的界面处，具有固定位置的发光点。然而，一些应用中对光电二极管器件的性能提出了更高的要求，例如，光电二极管用于单分子探测及操控技术中，利用光电二极管提供局部照明场，加强与背景场的明暗对比，将显著提高探测灵敏度和成像的分辨率。同时，分子探测和追踪需要发光位置可控的光电二极管，然而目前的光电二极管都无法实现发光点的动态移动。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种可控发光位置的二极管器件及其制造方法、电压控制方法，实现可以原位调节发光点位置的二极管器件。为实现上述目的，本技术有如下技术方案：一种可控发光位置的二极管器件，包括：衬底，所述衬底包括绝缘层；所述绝缘层上的结功能层，所述结功能层的材料为过渡金属硫族化合物；设置于所述结功能层两端且与其欧姆接触的第一电极和第二电极；设置于所述结功能层一侧且位于所述绝缘层上的第三电极；覆盖所述第三电极以及所述第一电极和第二电极之间的结功能层的离子液体层；其中，所述第一电极和第三电极之间用于偏置第一电压，第二电极与第三电极之间用于偏置第二电压，所述第一电压和所述第二电压具有相反极性。可选地，所述过渡金属硫族化合物为单层结构。可选地，所述过渡金属硫族化合物包括硫化钨、硫化钼、硒化钨、硒化钼、碲化钨或碲化钼。可选地，所述结功能层为多条，每一条结功能层上对应设置有一个第一电极和/或第二电极。可选地，所述第一电极和第二电极之间的结功能层的长度为2-50μm。可选地，所述离子液体层还覆盖所述第一电极和第二电极的部分或全部。本技术实施例提供的二极管器件，结功能层的材料为过渡金属硫族化合物，在结功能层的两端形成有与其欧姆接触的第一电极和第二电极，在结功能层一侧形成有第三电极，且在第一电极和第二电极之间的结功能层以及第三电极上覆盖有离子液体层。这样，由第三电极、结功能层以及离子液体层组成了平行板电容器结构，当在第一电极与第三电极之间施加正电压，第二电极与第三电极之间施加负电压之后，离子液体层中的正负离子将分别朝向第二电极和第一电极一侧聚集，正、负离子的聚集区的形成，将相应地改变第一电极一侧、第二电极一侧的过渡金属硫化物中电子和空穴的浓度，形成P型区和N型区，从而形成场效应PN结，通过调节第一电极与第三电极之间的正压大小，以及第二电极与第三电极之间的负压大小，则可以使得PN结的位置移动，从而，实现二极管器件中PN结的可移动性。附图说明为了更清楚地说明本技术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，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，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它的附图。图1示出了根据本技术实施例的二极管器件的俯视叠加结构示意图；图1A和图1B分别示出了图1中的AA向、BB向的剖面结构示意图；图2示出了根据本技术实施例的二极管器件的制造方法的流程示意图；图3示出了根据本技术一个实施例的二极管器件俯视结构的显微镜图片以及电致荧光图；图4示出了根据本技术一个实施例的二极管器件的电致荧光光谱图；图5示出了根据本技术一个实施例的二极管器件随一偏压变化PN结移动的电致荧光图像示意图；图6示出了根据本技术一个实施例的二极管器件PN结位置随一电压变化的曲线示意图；图7示出了根据本技术一个实施例的二极管器件随两偏压变化PN结移动的电致荧光图像示意图以及PN结位置随两电压变化的示意图；图8示出了根据本技术一个实施例的二极管器件PN结位置随结功能层中电流变化的曲线示意图。具体实施方式为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是本技术还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似推广，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本技术结合示意图进行详细描述，在详述本技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。正如
技术介绍
中的描述，随着应用的不断深入，对光电二极管器件的性能也提出了更高的要求，在一些应用中，希望光电二极管能够提供位置可控的发光点。为此，本申请提供了一种二极管器件，参考图1和图1A(图1中AA向剖面结构示意图)、图1B(图1中BB向剖面结构示意图)所示，包括：衬底，所述衬底包括绝缘层102；所述绝缘层102上的结功能层110，所述结功能层110的材料为过渡金属硫族化合物；设置于所述结功能层110两端且与其欧姆接触的第一电极120和第二电极122；设置于所述结功能层110一侧且位于所述绝缘层102上的第三电极124；覆盖所述第三电极124以及所述第一电极120和第二电极122之间的结功能层110的离子液体层130；其中，所述第一电极和第三电极之间用于偏置第一电压，第二电极与第三电极之间用于偏置第二电压，所述第一电压和所述第二电压具有相反极性。在该二极管器件中，由第三电极124、结功能层110以及离子液体层130组成了平行板电容器结构，其中，第三电极124、结功能层110分别为平行板电容器结构的两个极板，离子液体层130为平行板电容器结构极板间填充的介电材料，当在第一电极120与第三电极124之间施加正电压，第二电极122与第三电极124之间施加负电压之后，离子液体层130中的正、负离子将分别朝向第二电极122和第一电极120一侧聚集，形成正、负离子的聚集区，该正、负离子的聚集区将相应地改变第一电极一侧、第二电极一侧的过渡金属硫化物中电子和空穴的浓度，诱导出过渡金属硫化物110中的P型区140和N型区142，从而产生PN结的发光点。进而，通过调节第一电极120与第三电极124之间的正压大小，以及第二电极122与第三电极124之间的负压大小，则可以使得PN结的位置移动，从而，实现二极管器件中PN结的可移动性。需要说明的是，上述的二极管器件，在第一电极120本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可控发光位置的二极管器件，其特征在于，包括：/n衬底，所述衬底包括绝缘层；/n所述绝缘层上的结功能层，所述结功能层的材料为过渡金属硫族化合物；/n设置于所述结功能层两端且与其欧姆接触的第一电极和第二电极；/n设置于所述结功能层一侧且位于所述绝缘层上的第三电极；/n覆盖所述第三电极以及所述第一电极和第二电极之间的结功能层的离子液体层；/n其中，所述第一电极和第三电极之间用于偏置第一电压，第二电极与第三电极之间用于偏置第二电压，所述第一电压和所述第二电压具有相反极性。/n

【技术特征摘要】
1.一种可控发光位置的二极管器件，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底包括绝缘层；
所述绝缘层上的结功能层，所述结功能层的材料为过渡金属硫族化合物；
设置于所述结功能层两端且与其欧姆接触的第一电极和第二电极；
设置于所述结功能层一侧且位于所述绝缘层上的第三电极；
覆盖所述第三电极以及所述第一电极和第二电极之间的结功能层的离子液体层；
其中，所述第一电极和第三电极之间用于偏置第一电压，第二电极与第三电极之间用于偏置第二电压，所述第一电压和所述第二电压具有相反极性。


2.根据权利要求1所述的二极管器件，其特征在于，所述过渡...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩春蕊，叶剑挺，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11