通过MOCVD生产涂覆有石墨烯的发光装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了用于生产光敏电子装置或发光电子装置的方法，所述方法包括：在MOCVD反应室中通过MOCVD形成光敏装置或发光装置；在MOCVD反应室中在光敏装置或发光装置上形成石墨烯层结构；其中所述石墨烯层结构包括2个至10个石墨烯层，优选2个至6个石墨烯层，并且其中所述石墨烯层结构提供所述装置的电触点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过MOCVD生产涂覆有石墨烯的发光装置的方法本专利技术涉及用于生产光敏电子装置或发光电子装置的方法。特别地，本专利技术的方法提供了一种在装置上制造触点的改进方法，其中所述触点需要是导电的，而且需要是光透明的，本专利技术依靠石墨烯来实现这一点。石墨烯是一种公知的材料，其具有许多由材料的理论上特殊的特性驱使而提出的应用。这样的特性和应用的良好实例详述在A.K.Geim和K.S.Novoselev的‘TheRiseofGraphene’,NatureMaterials,第6卷,2007年3月,183-191中。WO2017/029470(其内容通过引用并入本文)公开了用于生产二维材料的方法。具体地，WO2017/029470公开了生产二维材料(例如石墨烯)的方法，该方法包括：将保持在反应室内的基底加热至在前体的分解范围内并且允许由分解的前体所释放的物质形成石墨烯的温度；建立远离基底表面朝向前体的入口延伸的大的温度梯度(优选>1000℃/米)；以及经由相对冷的入口并跨该温度梯度朝向基底表面引入前体。WO2017/029470的方法可以使用气相外延(VapourPhaseEpitaxy，VPE)系统和金属-有机化学气相沉积(Metal-OrganicChemicalVapourDeposition，MOCVD)反应器来进行。WO2017/029470的方法提供了具有许多有利特性的二维材料，所述有利特性包括：非常好的晶体品质、大的材料晶粒尺寸、最少的材料缺陷、大的片材尺寸、以及是自支撑的。然而，仍然需要用于由二维材料制造装置的快速且低成本的加工方法。US2015/0044367公开了用于形成单层石墨烯-氮化硼异质结构的方法。具体地，该文献教导利用催化相互作用使含碳前体分解而在金属表面上形成石墨烯。此外，该过程似乎需要超低真空(1×10-8托)。US2016/0240719涉及包含二维材料的半导体装置及其制造方法。该文献涉及CVD方法。Zhao等人在ChinesePhysicsB，第23卷，第9期，2014中涉及使用化学气相沉积在氮化镓上生长石墨烯。具体地，该论文使用MOCVD以生长GaN，然后将晶片从MOCVD反应器转移至CVD反应器中以尝试生长石墨烯。不论是US2016/0240719还是ChinesePhysicsB，第23卷，第9期，2014，都没有提供显示石墨烯生产的结果。相反，很可能生产的是无定形碳。本领域中已知的是，为了通过CVD生产石墨烯，需要金属催化剂。本专利技术的一个目的是提供用于生产光敏电子装置或发光电子装置的改进方法，该方法克服或基本上减少了与现有技术相关的问题，或者至少提供了其商业上有用的替代方案。因此，本专利技术提供了用于生产光敏电子装置或发光电子装置的方法，该方法包括：在MOCVD反应室中通过MOCVD形成光敏装置或发光装置；在MOCVD反应室中通过MOCVD在光敏装置或发光装置上形成石墨烯层结构；其中所述石墨烯层结构包括2个至10个石墨烯层，优选2个至6个石墨烯层，并且其中所述石墨烯层结构用于为装置提供电触点。现在将进一步描述本公开。在以下段落中，更详细地限定本公开的不同方面/实施方案。除非明确相反地指出，否则如此限定的各方面/实施方案可以与任一其他方面/实施方案或更多个其他方面/实施方案组合。特别地，指出为优选或有利的任何特征可以与指出为优选或有利的任一其他特征或更多个其他特征组合。本专利技术人已发现，通过在光敏电子装置或发光电子装置上生长石墨烯薄层，可以实现具有最佳电特性的光学透明层，而同时由易于获得的元件生产成本有效的电触点。即，石墨烯薄层为足够光学透明的。而且，使用MOCVD生长石墨烯产生了高品质的触点。最后，作为涉及在单个室中制造装置和触点的完整工艺，该工艺的效率和速度是前所未见的。MOCVD是用于描述用于在基底上沉积层的特定方法的系统的术语。虽然首字母缩写词代表金属-有机化学气相沉积(metal-organicchemicalvapourdeposition)，但是MOCVD是本领域的术语并且会被理解为与一般工艺及为其使用的设备有关，而不一定会被认为限于使用金属-有机反应物或生产金属-有机材料。相反，该术语的使用向本领域技术人员指出了工艺和设备特征的一般集合。由于系统的复杂性和精确度，MOCVD进一步区别于CVD技术。虽然CVD技术允许反应以直接的化学计量和结构进行，但是MOCVD允许产生困难的化学计量和结构。MOCVD系统由于至少气体分布系统、加热和温度控制系统以及化学控制系统而区别于CVD系统。MOCVD系统的成本通常是典型CVD系统的至少10倍。CVD技术不能用于实现高品质的石墨烯层结构。MOCVD也可以容易地与原子层沉积(AtomicLayerDeposition，ALD)技术区分开。ALD依赖于试剂的逐步反应以及介于中间的用于除去不期望的副产物和/或过量的试剂的冲洗步骤。它不依赖于呈气相的试剂的分解或解离。其特别不适合使用蒸气压低的试剂如硅烷，这会花费过多时间来从反应室中除去。本专利技术涉及用于生产光敏电子装置或发光电子装置的方法。这样的装置是本领域公知的，并且一方面包括诸如LED和OLED的装置，另一方面包括太阳能电池板(solarpanel)和光传感器。这些是最优选的实施方案。这样的装置的制造是公知的并且不同的，但是它们都具有发射或接收光的表面，并且它们都需要电触点。因此，本专利技术具有广泛的应用。可以用简单的透明度计来确定光学透明度。或者，可以计算出吸收系数，并且透明度为1-(pi*alpha)。举例来说，石墨烯的单层有约97.7％的透明度，其能与ITO(主要竞争材料)在光谱的可见光区域中的透明度(～91％)和在光谱的深UV区域中的透明度(～82％)相媲美。本专利技术人还发现，当将未掺杂的石墨烯的单层与掺杂有例如溴的经掺杂的单层比较时，经掺杂的层的薄层电阻将比未掺杂的层的薄层电阻更好，同时仍实现相同的光学透明度。通常将光敏电子装置或发光电子装置形成在基底上。为了清楚起见，在之后的段落中，将形成装置本身的一部分的该基底称为主基底。如将理解的，该装置形成在其上形成石墨烯层的基底。因此，下文中将在其上形成有石墨烯的装置称为副基底。该方法包括在MOCVD反应室中通过MOCVD形成光敏装置或发光装置的第一步骤。用于制造这样的装置的技术是本领域公知的。举例来说，GaNLED可以通过MOCVD生长，并且将提供任选地掺杂的GaN最上层用于发射光。该最上层然后将为本文所讨论的石墨烯生长提供支撑。尽管使用术语装置，但是应理解，在该阶段装置是不完整的，因为它缺少其最终电极。尽管如此，如果要使其可连接至电路，其将具有适合于发射或捕获光的必要层。通常，优选具有尽可能薄的光敏装置或发光装置，以确保在石墨烯生产期间在整个副基底上的热均匀性。合适的厚度为100微米至500微米，优选为200微米至400微米，并且更优选为约300微米。然而，装置的最小厚度部分地由装置的机械特性和装置待被加热的最高温度决定。装置的最大面积取决于紧耦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生产光敏电子装置或发光电子装置的方法，所述方法包括：/n在MOCVD反应室中通过MOCVD形成光敏装置或发光装置；/n在所述MOCVD反应室中在所述光敏装置或发光装置上形成石墨烯层结构；/n其中所述石墨烯层结构包括2个至10个石墨烯层，优选2个至6个石墨烯层，其中所述石墨烯层结构用于提供所述装置的电触点。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180111 GB 1800449.91.一种用于生产光敏电子装置或发光电子装置的方法，所述方法包括：
在MOCVD反应室中通过MOCVD形成光敏装置或发光装置；
在所述MOCVD反应室中在所述光敏装置或发光装置上形成石墨烯层结构；
其中所述石墨烯层结构包括2个至10个石墨烯层，优选2个至6个石墨烯层，其中所述石墨烯层结构用于提供所述装置的电触点。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述发光装置为UVLED，以及其中所述石墨烯层结构包括2个至6个石墨烯层。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述光敏装置为太阳能电池板。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述石墨烯层结构包括3个或4个石墨烯层。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述MOCV...

【专利技术属性】
技术研发人员：西蒙·托马斯，伊沃尔·吉尼，
申请(专利权)人：帕拉格拉夫有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB