[发明专利]一种透光电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种透光电极及其制备方法。

背景技术

目前，常见的有机电致发光器件是以透明的导电玻璃为衬底的，光从底部射出；但在某些应用中要求光必须从顶部射出。即使有些以ITO为阳极的情况，也要求光从顶部出射。顶出光的有机发光二极管开辟了有机发光器件研究的新领域和更广阔的应用前景，例如，采用硅片作衬底时，可预先在Si上做好有机发光器件的驱动电路，然后制作有机发光层，最后制备顶出光电极，这样就实现了硅基的光电集成。硅基有机显示器件的分辨率、刷新速度和功耗一般都要优于现有基于ITO的有机发光器件。在光电转换，如太阳电池和光敏二极管中，也需要透光的电极。

对于透光电极，可选择的材料比较多，但最终必须在透光率和导电性之间求得平衡。在有机发光方面，目前采用较多的有ITO和薄Al/Ag或LiF/Al/Ag复合层(Al常为nm量级)，并多用作阴极。但是，前者因为淀积ITO很容易损坏有机发光层，对于设备与工艺有很高的要求；而后者导致器件内量子效率低，而且反射严重，透光率较低，另外稳定性也较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种功函数可调、界面反射小、透光率高和化学稳定性好的透光电极及其制备方法。

本发明所提供的透光电极，包括透明衬底和位于透明衬底上的多晶硅层。

为了提高电极的稳定性和电接触性能，多晶硅膜应在10nm的厚度以上。为保证较高的透光率，这个厚度应在100nm以下。如果用于红外波段，可以把厚度提高至微米量级。

在使用时可以根据需要，在上述顶电极加上任何图形的模版。

该电极可以采用如下两种方法制备：

第一种，直接在衬底上沉积多晶硅层；

这里，直接沉积多晶硅层可以先在衬底上沉积非晶硅层，然后，非晶硅层在900-1100℃下退火形成多晶硅层；或者，在沉积非晶硅层的同时，在900-1100℃下加热使衬底上沉积的非晶硅层退火形成多晶硅层，得到所述透光电极。

这里，沉积可以采用磁控溅蒸发，电子束蒸发，离子束蒸发，分子外延蒸发或气相化学沉积等方式。

第二种，是在透明衬底上沉积非晶硅层，然后在非晶硅层上沉积Ni层或Al层，接着在450-650℃下退火20min-48h形成多晶硅层，最后清洗去Ni层或Al层，得到所述透光电极。

这里，沉积也可以采用磁控溅蒸发，电子束蒸发，离子束蒸发，分子外延蒸发或气相化学沉积等方式。

非晶硅层厚度为10-100nm；所述Ni层或Al层的厚度为1-10nm。清洗可采用盐酸或硝酸溶液。

本发明用多晶硅薄膜作为透光电极可以兼顾透光率、稳定性和低成本等基本要素。原料可以是非晶硅，单晶硅尾料，也是硅的其他化合物；制备工艺可以用成本很低的磁控溅射或电子束蒸发等，真空在10^-5托以上即可。与采用薄金属透光电极相比，透光率高且稳定。与ITO薄膜相比，材料和工艺成本均较低。本发明的透光电极在无机薄膜，有机薄膜和半导体发光，以及光电器件和光探测器等方面也有广泛用途。

具体实施方式

实施例1、玻璃衬垫上用磁控溅射制备多晶硅薄膜

用磁控溅射设备，在玻璃衬底上沉积非晶硅薄膜25nm，然后再沉积2nm Ni。要求真空度10^-5托以上，材料纯度在99.99％以上，所用的硅靶材为单晶硅。取出样品在氮气保护下600℃退火(晶化)30分钟，然后，以稀硝酸清洗去Ni层，得到带有多晶硅薄膜层的电极。经测试，该电极的可见透光率为60％，红外透光率约为80％，导电性能稳定。

实施例2、用化学气相沉积制备多晶硅薄膜

用常规等离子增强化学气相沉积设备，衬底是玻璃，反应气体是硅烷，用Ar气稀释，在衬底上沉积70nm非晶硅薄膜，然后在真空中950℃退火120min，得到带有多晶硅薄膜层的电极。经测试，该电极的可见透光率为40％，红外透光率约为60％，导电性能稳定。

实施例3、直接沉积制备多晶硅层

用磁控溅射设备在石英衬底上进行沉积，在沉积同时，衬底原位加热至1050℃，真空度10^-5托以上，硅单晶靶材料纯度在99.99％以上，在石英衬底上沉积25mm厚的多晶硅薄膜层，即得到带有多晶硅薄膜层的电极。经测试，该电极的可见透光率为60％，红外透光率约为80％，导电性能稳定。

实施例4、

用磁控溅射设备，在玻璃衬底上沉积非晶硅薄膜50nm，然后再沉积8nm Al。要求真空度10^-5托以上，材料纯度在99.99％以上，所用的硅靶材为单晶硅。取出样品在氮气保护下500℃退火(晶化)1小时，然后，以稀盐酸清洗去Al层。此时，可见透光率为50％，红外透光率约为70％，导电性能稳定。