專利名稱：一種基于二氧化鈦薄膜的紫外電致發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紫外電致發(fā)光器件，具體為一種基于二氧化鈦薄膜的 紫外電致發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
由于光電技術(shù)的發(fā)展，對紫外激光、高密度存儲以及其他短波長光電
器件的需求，使得寬禁帶半導(dǎo)體受到了越來越多的關(guān)注。其中TiCb半導(dǎo) 體的禁帶寬度為3.2 eV (387.5 nm)。但是1102是間接禁帶半導(dǎo)體，因此 室溫帶邊紫外發(fā)光的效率非常低(參考文獻(xiàn)M. R. Hoffinann, S. T. Martin， W. Choi， and D. W. Bahnemann， Chem. Rev. 95(1995)69)。盡管如此，A. Suisalu等人在低溫下測到了 Ti02薄膜位于3.37eV (368nm)和3.31eV (375nm)的紫外光致發(fā)光峰(參考文獻(xiàn):A. Suisalua, J. Aarikb, H. Mafendarb, and I. Sildosa， Thin Solid Films 336(1998)295 )。然而，在之前的 Ti02的電致發(fā)光的報道中，無論是液相還是固相的Ti02電致發(fā)光器件， 均沒有測得紫外電致發(fā)光(參考文獻(xiàn)Y. Nakato， A. Tsumura and H. Tsubomura, J. Phys. Chem. 87(1983)2402, R. K6nenkamp， R. C. Word and M. Godinez, Nanotechnology 17(2006)1858 )。 本申請人在專利號為 ZL200710070054.5的發(fā)明專利中，利用熱氧化Ti膜的方法在;Z-Si襯底上 制備了 Ti02薄膜，得到了較強(qiáng)的可見發(fā)光(參考文獻(xiàn):Y. Y. Zhang， X. Y. Ma, P. L. Chen， D. S. Li and D. R. Yang， Appl. Phys. Lett. 94(2009)061115 )。但 是，利用這種筒單的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)不能獲得來自于Ti02薄膜的紫外發(fā)光。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種實現(xiàn)基于二氧化鈦薄膜紫外電致發(fā)光的器件。 本發(fā)明的基于二氧化鈦薄膜的紫外電致發(fā)光器件，在硅襯底的正面自
下而上依次形成Si02薄膜、Ti02薄膜和透明ITO電極，在硅村底背面沉
積歐姆接觸電極。
3通過增加電子阻擋層(Si02), Ti02導(dǎo)帶中的電子會在1102與電子阻 擋層之間的界面處大幅度積累，發(fā)生超越帶間的躍遷，從而得到紫外發(fā)光。
所述的Si02薄膜厚度為2~100nm,調(diào)節(jié)Si02薄膜的厚度和致密度， 可以達(dá)到調(diào)節(jié)紫外電致發(fā)光的強(qiáng)度的目的。
本發(fā)明的基于二氧化鈦薄膜的紫外電致發(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型硅片清洗后，利用熱 氧化或者電子束蒸發(fā)法沉積Si02薄膜；
2) 在Si02薄膜上利用濺射、熱氧化或者溶膠-凝膠的方法沉積Ti02 薄膜；
3) 在Ti02薄膜上'減射透明ITO (Indium Tin-Oxide銦錫氧化物)電 極，在>5圭襯底背面沉積歐姆接觸電極。
本發(fā)明的器件可以在偏壓下產(chǎn)生來自于Ti02薄膜的紫外電致發(fā)光，
并且可以通過調(diào)節(jié)Si02薄膜的厚度和致密度來調(diào)節(jié)紫外電致發(fā)光的強(qiáng)度。
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，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。


圖1是本發(fā)明基于二氧化鈦薄膜的紫外電致發(fā)光器件的示意圖； 圖2是本發(fā)明實施例1的紫外電致發(fā)光器件在不同偏壓下獲得的電致 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)明的基于二氧化鈦薄膜紫外電致發(fā)光的器件，在硅襯底 1的正面自下而上依次是Si02薄膜2、 Ti02薄膜3、和ITO電極4,在硅 襯底背面沉積有歐姆接觸電極5。
實施例1
采取如下工藝步驟1)清洗P型〈100,電阻率為0.005歐姆'厘米、 大小為15xl5mm2、厚度為675微米的硅片，清洗后放入電子束蒸發(fā)腔內(nèi)，以二氧化硅顆粒為蒸發(fā)源，在硅片上沉積厚度約為10nm的SiO2薄膜；2) 將沉積有Si02膜的硅片放入直流反應(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)直流賊射的方法沉積厚度約為 100nm的Ti膜，在濺射時，采用Ti金屬靶、村底溫度100°C、'減射功率 70 W、通以Ar (流量為30sccm)、工作壓強(qiáng)為0.8Pa; 3)將沉積在硅襯 底上的Ti膜在02氣氛下500°C熱處理5h; 4)在Ti02薄膜上賊射50nm 厚的ITO電極，在硅背面沉積100nm厚的Al，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。在電致發(fā)光譜 中除了比較弱的可見發(fā)光之外，還存在峰位位于375nm左右的紫外發(fā)光， 并且隨著電壓的增大，電致發(fā)光的強(qiáng)度也隨之增大。
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，清洗后放入退火爐在02氣氛下 800。C熱處理lh，形成厚-30nm的Si02薄膜；2 )將沉積有Si02膜的硅 片放入直流反應(yīng)磁控'踐射裝置的反應(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200nrn的1102薄膜，在 濺射時，釆用Ti金屬靶、襯底溫度300。C、'減射功率100 W、通以02和 Ar混合氣體，02和Ar的流量比為1: 2，工作壓強(qiáng)為5Pa; 3)在Ti02 薄膜上濺射50nm厚的ITO電極，在硅背面沉積100nm厚的Au,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，清洗后放入電子束蒸發(fā)腔內(nèi)， 以二氧化硅顆粒為蒸發(fā)源，在硅片上沉積厚度約為20nm的Si02薄膜；2) 采用摩爾比為鈦酸丁酯(Ti(OBu)4):乙醇(EtOH) :H20= 1:8:2的前驅(qū)體 溶液，并加入適量的HC1作為催化劑，利用溶膠-凝膠方法在Si02薄膜上 旋涂沉積厚度約為150nm的TiO2薄膜，旋涂后在100。C下烘干10分鐘，然 后在500°C于氧氣下熱處理2小時；3 )在1102薄膜上濺射50nm厚的ITO
5電極，在硅背面沉積100nm厚的Al,兩者的面積均為10xl0mm2。 實施例2和3的器件的室溫電致發(fā)光(EL)譜與圖2類似。
權(quán)利要求
1.一種基于二氧化鈦薄膜的紫外電致發(fā)光器件，其特征在于在硅襯底(1)的正面自下而上依次是SiO2薄膜(2)、TiO2薄膜(3)和ITO電極(4)，在硅襯底背面沉積歐姆接觸電極(5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外電致發(fā)光器件，其特征在于所述的 Si02薄膜厚度為2~100nm。
3. —種基于二氧化鈦薄膜的紫外電致發(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N型或P型硅片清洗后，沉積 Si02薄膜；2) 在Si02薄膜上沉積Ti02薄膜；3) 在Ti02薄膜上賊射透明ITO電極，在硅襯底背面沉積歐姆接觸電極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于二氧化鈦薄膜的紫外電致發(fā)光器件，在硅襯底的正面自下而上依次形成SiO₂薄膜、TiO₂薄膜和透明ITO電極，在硅襯底背面沉積歐姆接觸電極。本發(fā)明同時公開了該紫外電致發(fā)光器件的制備方法。本發(fā)明的器件可以在偏壓下產(chǎn)生來自于TiO₂薄膜的紫外電致發(fā)光，并且可以通過調(diào)節(jié)SiO₂薄膜的厚度和致密度來調(diào)節(jié)紫外電致發(fā)光的強(qiáng)度。器件的結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方式簡單，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。
文檔編號H01L33/00GK101630713SQ20091010138
公開日2010年1月20日 申請日期2009年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月3日
發(fā)明者楊德仁, 章圓圓, 陳培良, 馬向陽 申請人:浙江大學(xué)