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(xiàn)NakatoY，TsumuraA and Tsubomura H, J. Phys. Chem 87(1983)2402)。之后，Tomoaki Houzouji等小組 用改進(jìn)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(xiàn)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(jìn)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(jìn)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(fù)，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(jìn)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(jìn)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)