[发明专利]一种电致发光器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电子技术领域，具体涉及一种电致发光器件及其制备方 法。

背景技术

由于来自Er³⁺离子的约1540nm的特征发光位于光纤通讯中的吸收极 小值，关于由掺Er的介质材料制得的发光器件的研究目前广受关注。基 于掺Er的氧化硅及氮化硅体系的发光器件已有大量的研究和尝试，但在 以上体系中，电注入比较困难，器件工作电压过高(O.Jambois，F. Gourbilleau，A.J.Kenyon，J.Montserrat，R.Rizk and B.Garrido，Optics  Express 18，2230(2010)；S.Yerci，R.Li and L. Dal Negro，Applied Physics  Letters 97，081109(2010))。基于III-V族半导体的掺Er的发光器件也已有 较多研究(M.Garter，J.Scofield，R.Birkhahn and A.J.Steckl，Applied  Physics Letters 74，182(1999)；R.Dahal，C.Ugolini，J.Y.Lin，H.X.Jiang and  J.M.Zavada，Applied Physics Letters 97，141109(2010))，但III-V族半导体 不可或缺的Ga和In面临资源稀缺的限制。因此，探索基于在资源上更有 优势的其它掺Er的半导体的发光器件具有重要的现实意义。

TiO₂作为常见的宽禁带氧化物半导体材料，载流子的注入和传输较易 实现。专利号为ZL200710070055.X的发明专利公开了一种二氧化钛电致 发光器件，由硅衬底、自下而上依次沉积在硅衬底正面的TiO₂薄膜和ITO 电极以及沉积在硅衬底背面的欧姆接触电极组成，实现了硅衬底上的硅基 二氧化钛的电致发光。

已有的研究中掺Er的TiO₂的光致发光已经实现(S.Komuro，T. Katsumata，H.Kokai，T.Morikawa and X.Zhao，Applied Physics Letters 81， 4733(2002))，但是基于掺Er的TiO₂的电致发光(EL)器件还未见诸报 道。

发明内容

本发明提供了一种结构简单且易于实现的基于掺铒的氧化钛/P型硅 异质结的电致发光器件及制备方法。

一种电致发光器件，包括P型硅衬底、自下而上依次沉积在P型硅衬 底正面的发光层和电极层及沉积在P型硅衬底背面的欧姆接触电极，所述 的发光层为掺Er的TiO₂膜。

作为优选，所述的电极层为透明的ITO膜，所述的ITO膜厚度为140～ 160nm。

作为优选，所述的欧姆接触电极为Au膜，所述的Au膜厚度为140～ 160nm。

作为优选，所述的P型硅片的厚度为600～700微米，电阻率为0.001～ 0.01欧姆·厘米。

作为优选，所述的掺Er的TiO₂膜的厚度为180～200nm。

作为优选，所述的掺Er的TiO₂膜中Er/Ti的比例为0.01-0.05。

本发明还提供了一种制备所述的电致发光器件的方法，包括：

在P型硅衬底正面依次通过磁控溅射法沉积掺Er的TiO₂膜和直流溅 射法沉积电极层，在P型硅衬底的背面通过直流溅射法沉积欧姆接触电 极。

本发明的有益效果：

本发明的电致发光器件在一定的正向偏压(即正面透明导电膜接负电 压，而硅片背面欧姆电极接正电压)下会发光，发光波长覆盖可见光区， 并出现有显著的Er的特征发光尖峰；在40mA的注入电流下，红外区也 出现了约1540nm的Er³⁺离子的特征发光峰。

附图说明

图1为本发明电致发光器件的结构示意图；

图2为实施例1电致发光器件在不同电压/电流下的可见光区的EL谱；

图3为实施例1电致发光器件在40mA电流下的红外光区的EL谱；

具体实施方式