一种ZnO微米线异质结高亮红光发光二极管及其制法制造技术

本发明专利技术公开了一种ZnO微米线异质结高亮红光发光二极管及其制法，该二极管包括p

【技术实现步骤摘要】
一种ZnO微米线异质结高亮红光发光二极管及其制法


[0001]本专利技术涉及一种发光二极管及其制备方法，尤其涉及一种ZnO微米线异质结高亮红光发光二极管及其制法。

技术介绍

[0002]红光LED是最早商用的LED，但它的发展却不如最晚制备出的蓝光LED。与红光LED相比，ZnO基蓝光和绿光LED的制备更为成熟，促使红光的制备和研究对未来实现LED的全彩显示尤为重要。当前，红光LED已经广泛应用于显示、照明以及医疗美容等领域，从临床实验数据中可以看到红光可以辅助药物治疗皮肤科、外科、内科、妇科、烧伤科、耳鼻喉科等诸多疾病。
[0003]ZnO是具有较高禁带宽度的
Ⅱ‑Ⅵ
族直接带隙半导体，室温下其禁带宽度为3.37eV。同时，ZnO有较高的激子结合能(60meV)，明显高于室温下的热离化能(25meV)，因此，在室温下ZnO拥有较高的激子浓度，从而在光电器件领域具有得天独厚的优势。此外，ZnO的微纳结构具有优异的单晶、天然的光学谐振腔、可控的结构与形貌，被广泛应用于液晶显示器、探测器以及发光二极管等半导体领域。
[0004]然而，p型ZnO掺杂比较困难，载流子的有效注入率和稳定性较差，限制了基于单一ZnO材料的器件发展。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种稳定性高、发光性能优异的ZnO微米线异质结高亮红光发光二极管；
[0006]本专利技术的第二个目的是提供上述ZnO微米线异质结高亮红光发光二极管的制备方法。
[0007]技术方案：本专利技术的ZnO微米线异质结高亮红光发光二极管，包括p
‑
PGaAs衬底，设置于p
‑
PGaAs衬底一侧的Ti/Pt/Au合金电极，设置于p
‑
PGaAs衬底上的n
‑
ZnO:Ga微米线，所述n
‑
ZnO:Ga微米线上旋涂有AgNWs；所述n
‑
ZnO:Ga微米线上覆盖有导电玻璃。
[0008]其中，所述Ti/Pt/Au合金电极中Ti、Pt、Au的厚度分别为40
‑
60nm、40
‑
60nm、150
‑
250nm。
[0009]上述的ZnO微米线异质结高亮红光发光二极管的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)对p
‑
PGaAs衬底退火处理，并清洗；
[0011](2)在p
‑
PGaAs衬底上的一侧蒸镀金属Ti/Pt/Au，形成Ti/Pt/Au合金电极，作为阳极；
[0012](3)在n
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ZnO:Ga微米线上旋涂AgNWs，得到n
‑
AgNWs@ZnO:Ga复合结构，并放置于p
‑
PGaAs衬底上；
[0013](4)将ITO覆盖于n
‑
AgNWs@ZnO:Ga复合结构上，作为阴极。
[0014]其中，步骤(1)中，所述p
‑
PGaAs衬底退火的温度为700～900℃，退火时间为1～2h；
退火之后，把p
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PGaAs衬底置入三氯乙烯溶液中，放入超声清洗仪器中超声清洗；然后依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗，后用氮气吹干。
[0015]其中，步骤(2)中，所述金属Ti/Pt/Au蒸镀后进行退火处理；所述退火的温度为450
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550℃，时间为30
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60s。所述在p
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PGaAs衬底上的一侧蒸镀金属Ti/Pt/Au电极：将p
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PGaAs衬底用掩模板遮挡一部分，裸露出一部分。利用电子束蒸镀法进行蒸镀；所述合金电极为欧姆接触电极。
[0016]其中，步骤(3)中，所述AgNWs浓度为0.01
‑
0.03mg/mL。
[0017]其中，步骤(3)中，所述AgNWs的长度为2～90um，直径为20～120nm。
[0018]其中，步骤(3)中，在n
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ZnO:Ga微米线上旋涂AgNWs的方法为：用移液枪将合成的AgNWs滴在ZnO:Ga微米线上，在旋涂仪上旋涂后烘干备用；移液枪每次旋涂AgNWs的体积为～3uL。
[0019]步骤(4)中，所述ITO先进行清洗，清洗ITO的方法：将ITO置入玻璃烧杯中，分别以三氯乙烯、丙酮、乙醇和超纯水清洗后用氮气枪吹干。
[0020]所述构筑单根ZnO微米线异质结基高亮红光发光二极管的方法：在光学显微镜下，将复合结构微米线置于p
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PGaAs衬底上，使微米线和衬底充分接触，再将ITO作为阴极放置于微米线上固定，从而实现器件的良好接触。
[0021]专利技术原理：在ZnO微米线表面旋涂AgNWs，构筑了AgNWs@n
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ZnO:Ga/p
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PGaAs复合结构异质结发光二极管，利用AgNWs的局部等离激元衰变诱导产生的热电子提高ZnO微米线载流子的再注入，调控ZnO微米线的表面缺陷，进而实现了高亮红光发光二极管。
[0022]有益效果：本专利技术与现有技术相比，取得如下显著效果：通过构筑n
‑
ZnO:Ga/p
‑
PGaAs异质结结构，在正向偏压下，实现了高亮红光发光二极管，稳定性高。2、避免了在GaAs衬底上直接生长ZnO薄膜而导致晶格失配，严重影响器件稳定性的问题，有效地实现了n
‑
ZnO:Ga/p
‑
PGaAs异质结器件稳定的高亮红光发光。
附图说明
[0023]图1为本专利技术单根ZnO微米线异质结基高亮红光发光二极管器件的示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例1的n
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ZnO:Ga/p
‑
PGaAs异质结发光二极管的光谱图和I
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V特性曲线；
[0025]图3为本专利技术实施例1的n
‑
ZnO:Ga/p
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PGaAs异质结发光二极管的高亮红光照片；
[0026]图4为本专利技术实施例1的PGaAs衬底的I
‑
V测试的图；
[0027]图5为对比例1的n
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Ag@ZnO:Ga/p
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PGaAs异质结发光二极管的光谱图和I
‑
V特性曲线；
[0028]图6为对比例3中不同电极退火条件下的PGaAs衬底的I
‑
V测试的图。
具体实施方式
[0029]下面对本专利技术作进一步详细描述。
[0030]实施例1
[0031]如图1所示，本专利技术提供了一种单根ZnO微米线异质结基高亮红光发光二极管，包括p
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PGaAs衬底4，p
‑
PGaAs衬底4设置于玻璃片5上；设置于p
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种ZnO微米线异质结高亮红光发光二极管，其特征在于，包括p
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PGaAs衬底，设置于p
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PGaAs衬底一侧的Ti/Pt/Au合金电极，设置于p
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PGaAs衬底上的n
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ZnO:Ga微米线，所述n
‑
ZnO:Ga微米线上旋涂有AgNWs；所述n
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ZnO:Ga微米线上覆盖有导电玻璃。2.根据权利要求1所述的ZnO微米线异质结高亮红光发光二极管，其特征在于，所述Ti/Pt/Au合金电极中Ti、Pt、Au的厚度分别为40
‑
60nm、40
‑
60nm、150
‑
250nm。3.一种权利要求1所述的ZnO微米线异质结高亮红光发光二极管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对p
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PGaAs衬底退火处理，并清洗；(2)在p
‑
PGaAs衬底上的一侧蒸镀金属Ti/Pt/Au，形成Ti/Pt/Au合金电极，作为阳极；(3)在n
‑
ZnO:Ga微米线上旋涂AgNWs，得到n
‑
AgNWs@ZnO:Ga复合结构，并放置于p
‑
PGaAs衬底上；(4)将...

【专利技术属性】
技术研发人员：阚彩侠，徐凯，姜明明，施大宁，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：