本发明涉及半导体领域，特别涉及一种载流子传输层的制备方法及磁控溅射装置。
背景技术：
贵金属纳米颗粒的表面等离子激元效应可以与光耦合，从而实现对光吸收或者光发射的调控。在gan基传统led中，这种表面等离子激元增强效应已经被证实是可以有效的提高器件发光效率，在薄膜发光二极管器件中，表面等离子体激元增强效应也多有应用。
目前利用贵金属纳米颗粒增强led器件的技术大多采用mocvd、电子束刻蚀、电子束蒸发或者先用化学溶液法制备相关贵金属纳米颗粒再通过旋涂、滴涂等方法制膜或直接掺入发光层中的方法加入器件结构中，这些方法虽然能够得到贵金属纳米颗粒，但成本较高，并且不适合进行大面积制备。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种可低成本制备贵金属纳米颗粒掺杂的载流子传输层的方法及装置。
为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种载流子传输层的制备方法，包括：
提供一导电基板；
将贵金属和载流子传输层材料制成靶材；以及
采用磁控溅射，在所述导电基板上同时沉积贵金属和载流子传输层材料，得到贵金属纳米颗粒掺杂的载流子传输层。
在本发明的制备方法的一个实施方式中，在得到所述贵金属纳米颗粒掺杂的载流子传输层后，还包括利用一遮掩板部分地遮盖所述靶材，使所述载流子传输层材料继续沉积在所述贵金属纳米颗粒掺杂的载流子传输层上以形成一保护层。
在本发明的制备方法的另一个实施方式中，所述保护层的厚度小于10nm。
在本发明的制备方法的另一个实施方式中，所述遮掩板将所述贵金属完全遮盖而使所述载流子传输层材料部分或全部地露出。
在本发明的制备方法的另一个实施方式中，所述载流子传输层材料为圆形且位于所述靶材的中心，所述贵金属以环状附着于所述载流子传输层材料的外围，所述遮掩板为环状，其内径小于所述靶材中所述载流子传输层材料的直径，外径大于所述靶材中所述贵金属的直径。
在本发明的制备方法的另一个实施方式中，在形成所述保护层后，还包括对所述贵金属纳米颗粒掺杂的载流子传输层进行退火处理。
在本发明的制备方法的另一个实施方式中，所述退火处理在空气或惰性气体中进行，温度为150-800℃。
在本发明的制备方法的另一个实施方式中，所述贵金属为金、银或铂。
在本发明的制备方法的另一个实施方式中，所述载流子传输层材料为zno、tio2、nio、wo3、moo3或v2o5。
在本发明的制备方法的另一个实施方式中，所述载流子传输层为空穴传输层或电子传输层。
另一方面，本发明提供一种磁控溅射装置，用于将两种不同材料制成的靶材沉积到基板上，所述磁控溅射装置包括一遮掩板，所述遮掩板可遮盖于所述靶材上以将一种材料完全遮盖而使另一种材料部分或全部地露出。
在本发明的磁控溅射装置的一个实施方式中，所述靶材由第一材料和第二材料制成且所述第一材料与所述第二材料不同，所述第一材料为圆形且位于所述靶材的中心，所述第二材料以圆环状附着于所述第一材料的外围。
在本发明的磁控溅射装置的另一个实施方式中，所述遮掩板为环状且具有一中心孔，所述中心孔的孔径小于所述第一材料的直径，所述遮掩板的直径大于所述第二材料的直径。
在本发明的磁控溅射装置的另一个实施方式中，所述遮掩板为圆形，其直径大于所述第一材料的直径且小于所述第二材料的直径。
在本发明的磁控溅射装置的另一个实施方式中，磁控溅射装置还包括一控制杆，以控制所述遮掩板以同心圆方式遮盖所述靶材或完全移开所述靶材的表面。
本发明的制备方法及磁控溅射装置具有成本低、通用型强、可大面积制备等优势，所得贵金属纳米颗粒掺杂的载流子传输层表面均一性较好且容易进行表面形貌调控，可有效提高led器件的发光效率和器件稳定性。
附图说明
图1为本发明一个实施方式的磁控溅射装置的结构示意图；
图2为本发明一个实施方式的靶材的结构示意图；
图3为本发明一个实施方式的遮掩板的结构示意图；
图4为在本发明制得的载流子传输层基础上制造的正式器件的结构示意图；
图5为在本发明制得的载流子传输层基础上制造的反式器件的结构示意图；
图6为利用电子束蒸发法得到贵金属纳米颗粒的表面形貌图；
图7为利用化学合成后旋涂法得到贵金属纳米颗粒的表面形貌图；
图8为利用本发明的制备方法得到贵金属纳米颗粒的表面形貌图；
其中，附图标记说明如下：
1：负极
2：正极
3：背板
4：磁极
5：靶材载台
6：靶材
7：遮掩板
8：基板载台
9：基板
10：气体入口
11：真空泵
21：第一材料
22：第二材料
31：中心孔
32：环状结构
41：导电衬底
42：贵金属纳米颗粒掺杂的空穴传输层
43：保护层
44：发光层
45：电子传输层
46：电极
51：导电衬底
52：贵金属纳米颗粒掺杂的电子传输层
53：保护层
54：发光层
55：空穴传输层
56：电极
具体实施方式
下面根据具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。本发明的保护范围不限于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本发明。
需了解的是，在此公开的附图并未必按照实际装置及元件的比例绘示。在附图中可能夸大实施例的形状与厚度以便清楚表现出本公开实施例的特征。此外，附图中的结构及装置是以示意的方式绘示，以便清楚表现出本公开实施例的特征。
图1为本发明一个实施方式的磁控溅射装置的结构示意图，如图1所示，磁控溅射装置具有一真空腔室，负极1和正极2分别位于该真空腔室的底部和顶部，真空腔室内的底部处设有背板3，其与负极1相连，真空腔室内的顶部处设有基板载台8，其与正极2相连。
背板3之上设有多个n/s磁极4，以在靶材表面建立与电场正交的磁场，电子受电场加速作用的同时受到磁场的束缚作用，运动轨迹成摆线，增加电子和带电粒子以及气体分子相碰撞的几率，提高气体的离化率，进而提高沉积速率。
靶材载台5设置在磁极4上，用于承载靶材6，本发明的磁控溅射装置特别适用于将两种不同材料制成的靶材沉积到基板上。
基板载台8用于承载基板9，进而承接由靶材6溅射出的靶材原子，最终形成膜结构。
真空腔室的一侧设有气体入口10，用于向真空腔室内提供氩气(ar)，另一侧设有真空泵11，以将腔室的真空度保持在一定范围内。
遮掩板7设置于真空腔室中，其为可移动的，可遮盖于靶材6上，特别是将遮盖靶材6中的一种材料而露出另一种材料。在无需对靶材6进行遮盖时，遮掩板7也可移动到真空腔室的其它处而不影响溅射沉积过程。
本发明对于靶材6的形状没有限制，靶材6可为圆形靶材，也可为矩形靶材，还可以为其它任意形状的靶材。靶材6中第一材料和第二材料之间可为相邻的方式设置，也可为包围环绕的方式设置，只需使两种材料之间具有明显的边界即可。
图2为本发明一个实施方式的靶材的结构示意图，如图2所示，靶材由第一材料21和第二材料22制成且第一材料21与第二材料22不相同，第一材料21为圆形且位于靶材的中心，第二材料22以圆环状附着于第一材料21的外围。靶材对第一材料21和第二材料22的顺序没有限制，可视需求进行设定。
图3为本发明一个实施方式的遮掩板的结构示意图，如图3所示，遮掩板为一圆环状，具有一中心孔31和一环状结构32，中心孔31孔径小于第一材料21的直径，环状结构32的直径(即遮掩板的直径)大于第二材料22的直径，如此，当遮掩板以同心圆方式遮盖如图2所示的靶材时，会将第二材料22完全遮盖住，而使第一材料21的全部或一部分露出(具体露出尺寸视中心孔31的面积而定)，这样在磁控溅射的过程中，可先将遮掩板完全移开靶材的表面，同时沉积第一材料21和第二材料22，待达到预定厚度后，再将遮掩板以同心圆方式遮盖靶材，继续沉积第一材料21，从而形成预定的结构。
遮掩板的形状并不限于图3所示的实施方式，只需其覆盖于靶材之上时能够将一种材料完全遮盖而使另一种材料部分或全部地露出即可。通常遮掩板与靶材的形状相对应，例如为中间开孔的圆形遮掩板或矩形遮掩板。
此外，也可将遮掩板设置为实心结构，例如实心的圆形，其直径大于第一材料21的直径且小于第二材料22的直径，如此，当遮掩板以同心圆方式遮盖靶材时，会将第一材料21完全遮盖住，而使第二材料22的全部或一部分露出(具体露出尺寸视靶材与遮掩板的面积差而定)，此时可在同时沉积第一材料21和第二材料22后继续沉积第二材料22。
为方便控制遮掩板的移动状态，可在磁控溅射装置的真空腔室内设置一控制杆，控制遮掩板以同心圆方式遮盖靶材，也可控制遮掩板进行旋转或水平偏离以完全移开靶材的表面，从而不会对正常的溅射过程产生遮挡。
在制备贵金属纳米颗粒掺杂的载流子传输层时，可采用上述磁控溅射装置进行，具体步骤包括：提供一导电基板；将贵金属和载流子传输层材料制成靶材；以及采用磁控溅射，在导电基板上同时沉积贵金属和载流子传输层材料，得到贵金属纳米颗粒掺杂的载流子传输层。
导电基板用于承载载流子传输层，优选为透明导电基板。
将贵金属和载流子传输层材料制成靶材时，可以制成任意形状的靶材，例如圆形靶材或矩形靶材，例如制备成如图2所示的圆形靶材，其中载流子传输层材料为圆形且位于靶材的中心述贵金属以圆环状附着于载流子传输层材料的外围。
在得到贵金属纳米颗粒掺杂的载流子传输层之后，为避免因贵金属纳米颗粒直接与上层活性层材料接触后所可能导致的激子/载流子非辐射复合、发光淬灭等负面效果，利用遮掩板部分地遮盖靶材(仅遮盖贵金属而使载流子传输层材料部分或全部地露出)，从而在在同一腔室中使载流子传输层材料继续沉积在贵金属纳米颗粒掺杂的载流子传输层上以形成一定厚度的具有保护作用的覆盖层，即保护层。保护层的厚度通常小于10nm。
溅射过程中可通过控制遮掩板遮挡贵金属靶材调控贵金属掺杂量。在同时沉积贵金属和载流子传输层材料时，需将遮掩板完全移开靶材的表面。利用遮掩板部分地遮盖靶材时，需采用适当的遮掩板，例如，当靶材为如图2所示的圆形靶材时，可采用如图3所示形状的遮掩板，即遮掩板为环状，其内径小于靶材中载流子传输层材料的直径，外径大于靶材中贵金属的直径，如此，当遮掩板完全覆盖靶材时，可使贵金属完全被遮盖而部分载流子传输层材料可以继续进行沉积，以得到预定的结构。
在沉积结束后，还可对贵金属纳米颗粒掺杂的载流子传输层进行退火处理，形成具有表面等离子效应的贵金属纳米颗粒。退火处理在热台或烘箱或管式cvd中进行(视退火温度和材料性质选择空气中退火或在惰性保护气体中退火)，退火温度为150-800℃。
本发明所用的贵金属为金、银或铂，不同的贵金属可用于不同波长范围的led器件，例如，针对绿光-橙光(500nm-620nm)led器件，可采用本发明的制备方法制备金纳米颗粒掺杂的增强型传输层；针对蓝紫光(350nm-500nm)led器件，可采用本发明的制备方法制备银纳米颗粒掺杂的增强型传输层；针对紫外-蓝紫光(250nm-400nm)led器件，可采用本发明的制备方法制备铂纳米颗粒掺杂的增强型传输层。
本发明所制备的载流子传输层可为空穴传输层或电子传输层，当其为空穴传输层时，可选择nio、wo3、moo3或v2o5等材料，当其为电子传输层时，可选择zno、tio2等材料。
在贵金属纳米颗粒掺杂的载流子传输层基础上，可视传输层性质构建正式或者反式器件，如图4所示，正式器件自下而上包括导电衬底41、贵金属纳米颗粒掺杂的空穴传输层42、保护层43、发光层44、电子传输层45以及金属电极46，而如图5所示，反式器件自下而上包括导电衬底51、贵金属纳米颗粒掺杂的电子传输层52、保护层53、发光层54、空穴传输层55以及金属电极56。由此可见，本发明的制备方法既可用于制备正式器件，也可用于制备反式器件，应用范围广。
采用本发明的制备方法将贵金属纳米颗粒掺杂入传输层材料中，具有成本低、通用型强、可大面积制备等优势，可适用于大规模工业应用。
此外，相对于现有技术，采用本发明的制备方法得到的贵金属纳米颗粒在性能上也具有一定优势。图6为利用电子束蒸发法得到贵金属纳米颗粒的表面形貌图，图7为利用化学合成后旋涂法得到贵金属纳米颗粒的表面形貌图，图8为利用本发明的制备方法得到贵金属纳米颗粒的表面形貌图，如图6-图8所示，相比于电子束蒸发法和化学合成法，采用本发明的制备方法得到的贵金属纳米颗粒表面均一性较好且容易进行表面形貌调控，较高的表面均一性有利于对特定波段的器件发光/光吸收/光散射/光提取等过程进行增强，通过对颗粒大小、密度的调控则可容易地改变增强波段的位置以及传输层透过率等等，对提高led器件的发光效率具有更好的效果。
另外，与化学合成法相比，本发明方法所制备的贵金属纳米颗粒表面不存在有机分子配体或者有机溶剂残留，因此不会产生颗粒表面有机配体或者有机溶剂与器件其他结构层发生副反应的情况，可以有效提高器件的稳定性。
本领域技术人员应当注意的是，本发明所描述的实施方式仅仅是示范性的，可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。