[发明专利]一种掺杂硅量子点发光二极管器件及其制备方法

权利要求书

1.一种掺杂硅量子点发光二极管器件，包括：

具有外延层的P⁺/P型硅衬底(2)；

在硅衬底(2)上形成的银纳米颗粒层(3)，所述银纳米颗粒层(3)的厚度为30nm～40nm；

在银纳米颗粒层(3)上，由多个Si₃N₄层(4)和掺杂富硅SiN_x层(5)交替沉积形成的基于SiN_x织构的掺杂硅量子点发光二极管器件有源发光层，所述有源发光层通过在氩气环境温度为700℃～950℃下进行退火处理，析出掺杂硅量子点而形成，所述有源发光层的厚度为75nm～160nm，所掺的杂质是磷(P)或砷(As)，所述硅量子点的直径在2nm～6nm，密度为1×10¹²cm^-2～1×10¹⁴cm^-2，所述SiNx织构是指富硅的氮化物，其中x的取值为0～1.33；

在所述有源发光层上沉积的透明导电薄膜层(6)；

在透明导电薄膜层(6)上生长的钝化层(7)；

在钝化层(7)上刻蚀形成的金属电极(8)；以及

在硅衬底(2)背面沉积形成的金属电极层(1)。

2.根据权利要求1所述的发光二极管器件，其中，所述透明导电薄膜层(6)的材料为AZO或者氧化铟锡(ITO)，厚度为10-15nm，电阻率为0.1～1×10^-4Ωcm。

3.根据权利要求1所述的发光二极管器件，其中，所述钝化层(7)的材料为Si₃N₄，厚度为20nm～40nm。

4.一种制备权利要求1-3任一项所述发光二极管器件的方法，包括以下步骤：

(1)在洁净的具有外延层的P⁺/P型硅衬底(2)上沉积一层银纳米层，进行快速热退火处理形成银纳米颗粒层(3)；

(2)采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)法在银纳米颗粒层(3)上交替沉积多层Si₃N₄层(4)和掺杂富硅SiN_x层(5)，由Si₃N₄层(4)之间的距离控制硅量子点的尺寸，在氩气环境下进行退火处理，析出掺杂硅量子点，形成基于SiN_x织构的掺杂硅量子点发光二极管器件有源发光层，所述有源发光层的厚度为75nm～160nm，所掺的杂质是磷(P)或砷(As)，所述硅量子点的直径在2nm～6nm；

(3)在有源发光层上沉积一层透明导电薄膜层(6)；

(4)在透明导电薄膜层(6)上沉积一层钝化层(7)；

(5)对钝化层(7)进行光刻处理形成正面金属电极(8)，在硅衬底(2)背表面沉积形成金属电极层(1)；

其中，所述快速热退火处理的退火温度为400-500℃，退火时间为60～120s；所述步骤(2)中，所述退火处理的退火温度为700℃到950℃，退火时间为20min到50min。