用于形成金属颗粒层的方法以及用所述金属颗粒层制造的发光器件的制作方法_3

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有机化学气相沉积(MOCVD)Jt学气相沉积(CVD)、等离子增强的化学气相沉积(PECVD)、分子束外延(MBE)或氢化物气相外延(HVPE)。然而,对于形成发光结构160的方法没有限制。在本发明的一个优选实施方案中,发光结构160可通过金属有机化学气相沉积而形成。
[0074]η-型半导体层120和P-型半导体层140中的每一个可由AlxGa(1_x)N (其中
O^ I)所代表的氮化镓基半导体材料形成。通过改变氮化镓基化合物的元素组成,可自由地制造能够在一系列波长范围内发光的二极管。
[0075]η-型半导体层120向活化层130提供电子,它可以是掺杂有η_型导电掺杂剂(conductive dopant)的GaN或GaN/AlGaN层。所述η-型导电掺杂剂可以是,例如,S1、Ge或Sn。在本发明的一个实施方案中,η-型半导体层120可以是掺杂有Si的GaN或GaN/AlGaN 层。
[0076]如图1a至Ic所示,η-型半导体层120具有单层结构。然而,对于η_型半导体6层120的结构没有限制。例如,η-型半导体层120可以具有多层结构。
[0077]活化层130是在η-型半导体层120上形成的。活化层130可以是具有多量子阱结构的InGaN/GaN层。或者,活化层130可以具有单量子阱结构或双异质结构。
[0078]p-型半导体层140可以是掺杂有P-型导电掺杂剂的GaN或GaN/AlGaN层。所述P-型导电掺杂剂可以是,例如,Mg、Zn或Be。在本发明的一个实施方案中,p_型半导体层140可以是掺杂有Mg的GaN或GaN/AlGaN层。
[0079]如图1a至Ic所示,P-型半导体层140具有单层结构。然而,对p_型半导体层140的结构没有限制。例如,P-型半导体层140可以具有多层结构。因此,发光结构160可包括至少一个选自N-P结、P-N结、N-P-N结和P-N-P结的结结构。
[0080]如所图1a示,发光器件可进一步包括在发光结构160和基底100之间形成的缓冲层110。缓冲层110用于缓和发光结构160和基底100之间的点阵常数的差异。在本发明的一个实施方案中,缓冲层I1可以是无掺杂的GaN层。取决于器件特性和处理条件,缓冲层110也可从最终器件中排除。
[0081]在本发明的另一个实施方案中,发光结构160可以是顶部发射型或底部发射型的有机发光二极管(OLED)。
[0082]有机发光二极管是这样的器件:当向插入有有机层的两个电极施加电场时,从该电极注入的电子和空穴在有机层中相互再结合以产生激子(exciton),之后该激子降至基态从而发射光。可按照它们的材料、发射机制、驱动方法等将有机发光二极管分成不同的类型。可按照它们的发射结构将有机发光二极管分为底部发射型和顶部发射型。在底部发射型有机发光二极管中,光朝向玻璃基底发射。在顶部发射型有机发光二极管,光朝着与玻璃基底相反的方向发射。例如,本发明的制造发光器件的方法可用于制造具有改善的光提取效率的底部发射型有机发光二极管。
[0083]如图1b所示,电极层150是在发光结构160上形成的。
[0084]电极层150可以是导电的透明层。例如,电极层150可以由至少一种选自铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铟锌锡氧化物(IZTO)、铟铝锌氧化物(IAZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)、铟镓锡氧化物(IGTO)、铝锌氧化物(AZO)、锑锡氧化物(ATO)、镓锌氧化物(GZO)、Ir0x、Ru0x、Ru0x/IT0、N1、Ag、Ni/Ir0x/Au 和 Ni/Ir0x/Au/IT0 的元素或化合物形成。电极层150可以形成单层或多层结构。在本发明的一个实施方案中,电极层150可以通过本领域已知的适宜方法而形成,例如,电子束蒸发或溅射。然而,对于形成电极层150的方法没有限制。
[0085]电极层150可以与空气中的氧接触。在这种情况下,自发形成金属氧化物膜。因此,需要除去该金属氧化物膜。所述金属氧化物膜可以通过将在其上形成发光结构160和电极层150的基底在有机酸溶液中浸渍而除去。
[0086]在本发明的一个实施方案中,所述金属氧化物膜可通过将所得基底在有机酸溶液(包含约0.2至约20重量%的有机酸和去离子水)中浸渍约30秒至约10分钟而除去。此后,可将所得基底用纯的去离子水浸渍并洗涤,并用氮气干燥。
[0087]所述有机酸的种类可与在随后步骤中使用的活化溶液中所包含的活化剂的种类相同或不同。适宜有机酸的实例包括,但不限于,柠檬酸、草酸、丙二酸、苹果酸、酒石酸、乙酸、富马酸、乳酸、甲酸、丙酸、丁酸、亚氨基二乙酸、乙醛酸和抗坏血酸。
[0088]接下来,如图1c所示,包含纳米不规则结构的金属颗粒层200在电极层150上形成。
[0089]根据本发明的一个实施方案,在制造发光器件的方法中,金属颗粒层200用于改善发光结构160的光提取效率。不规则物的形成对于改善发光结构160的光提取效率是有利的。为此,本发明的方法采用湿法处理,借此金属纳米颗粒通过金属盐的还原而沉积以形成包含纳米不规则结构的金属颗粒层,而不采用物理或化学刻蚀处理。根据本发明的方法,可解决在物理/化学刻蚀中遇到的诸如结构损害的问题。
[0090]更具体而言,将基底100——在其上形成发光结构160和电极层150——浸渍于包含金属化合物、有机酸活化剂和络合剂的活化溶液中,从而在电极层150上沉积金属颗粒。由此形成的金属颗粒层200包含纳米不规则结构。
[0091]所述金属化合物可包含至少一种选自但不限于含有钯、银、金、铜、镓、钛、钽、钌、锡、铂或其合金的金属盐、金属氯化物、金属氧化物和金属水合物的化合物。在本发明的一个实施方案中,该金属化合物可以是金属氯化物诸如氯化钯(PdCl2)。
[0092]所述金属化合物于所述活化溶液中的浓度可以为约0.001至约5g/L,优选约0.001至约0.5g/L。如果所述金属化合物以小于0.001g/L的浓度存在,贝U金属颗粒的形成可能是不可能的。同时,如果所述金属化合物以超过5g/L的浓度存在,则可能形成过大的金属颗粒。
[0093]所述有机酸活化剂发挥促进金属化合物还原的作用。所述有机酸活化剂的另一作用是精细地刻蚀电极层150,从而降低全反射。作为活化剂,可以使用有机酸,例如,柠檬酸、草酸、丙二酸、苹果酸、酒石酸、乙酸、富马酸、乳酸、甲酸、丙酸、丁酸、亚氨基二乙酸、乙醛酸、抗坏血酸,或脂肪族多元羧酸。
[0094]在本发明的一个实施方案中,有机酸诸如柠檬酸优选用作活化剂以促进金属化合物的还原,而不会过度刻蚀电极层150。可以采用包含有机酸的有机酸活化剂将所述活化溶液的pH调整到I至6。在该pH范围内,金属颗粒层200可能更容易形成。当活化剂包含有机酸特别是多元羧酸诸如柠檬酸时,金属颗粒层200的不规则结构可以更细并且更均匀。
[0095]所述络合剂用于与所述金属化合物的金属离子形成配体。作为络合剂,可使用,例如册、順匕或!1(:1。在本发明的一个实施方案中,络合剂可以是盐酸(HCl)。
[0096]在与所述金属化合物的金属离子形成配体之后,所述络合剂被所述金属化合物的金属置换从而在电极层150的表面沉积纳米金属颗粒。例如,当使用氯化钯作为金属化合物并使用盐酸作为络合剂时,钯颗粒可沉积于电极层150上从而形成具有不规则结构的金属颗粒层200。该反应在上面的方案I中示出。
[0097]因为金属颗粒层200是由通过金属化合物的还原而沉积的金属颗粒形成的,因此,金属颗粒层200包含多个纳米不规则结构。纳米不规则结构的尺寸与所沉积的金属颗粒的尺寸相一致,可以为数十至数千纳米。在本发明的一个实施方案中,所述金属颗粒层可具有高度为约10至约1,OOOnm、优选约30至约500nm的不规则结构。
[0098]如果需要,可反复将所得基底浸渍于所述活化溶液中以在电极层150上沉积金属纳米颗粒,从而增加金属颗粒层200的不规则结构的尺寸。可控制浸渍频率从而形成具有合适尺寸的不规则结构的金属颗粒层200。
[0099]图2显示根据本发明一个实施方案的发光器件中的光路,所述发光器件包括在电极层上的具有不规则结构的金属颗粒层。
[0100]参见图2,在电极层上形成的由纳米金属颗粒构成的不规则结构可以实现高的折光率。此外,由于光学限制中心(optical confinemen
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