[发明专利]一种嵌有纳米颗粒的电子装置的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在不损伤电子装置结构层的前提下将纳米颗粒加入电子装置，用以制造无机半导体装置或有机半导体装置的电子装置制备方法。

背景技术

发光二极管(LED)是一种半导体电子元件，这种电子元件能够交换信号或被用作光源，其可利用复合半导体的特性将电信号转化成红外线或可见光。

发光二极管在低电压下能发出高效率的光，具有良好的节能效果。近年来，此前一直限制发光二极管发展的亮度问题有了很大的改善。总的来说，目前发光二极管广泛应用于工业中，如用于背光模组、电子显示板、指针、家用电器或各种自动化机器等。

例如，氮化镓基发光二极管的发光光谱包含从紫外线到红外线的各色光，且不含有对环境有害的物质，如砷(As)和汞(Hg)，因此在环境保护方面得到了高度认可。

以发光二极管为例，氮化镓基发光二极管的结构包括蓝宝石衬底，及在蓝宝石衬底上依次层叠形成的缓冲层、n-型氮化物半导体层、有源层和p-型氮化物半导体层；n-型氮化物半导体层通过台面腐蚀，使得n-型氮化物半导体层的一部分从p-型氮化物半导体层中露出；n-电极形成在露出的n-型氮化物半导体层上，透明电极形成在p-型氮化物半导体层上，并且p-电极形成在透明电极上。

当对p-电极和n-电极施加电压时，空穴和电子分别从p-型氮化物半导体层和n-型氮化物半导体层中流出并进入有源层，并在有源层上复合而发出光。

提高发光二极管的发光效率的问题在于：(1)当用于产生光子的空穴和电子的比例不是1:1时(即电荷不平衡时)，剩余的载流子不能组成激子，由于剩余载流子而导致效率降低；(2)激子的非辐射复合；(3)光俘获现象，即由于电子装置外空气的折射率与电子装置的结构材料的折射率有很大的不同，导致电子装置产生的光不能从电子装置中逸出。

另一方面，当嵌入的载流子在PN结上复合或交换能量级时，发光二极管是一个发光装置，但光电二极管是一个能产生电流或电压的光能控制器件，当光照射在PN结上激发产生载流子，该载流子生成电流或电压。也就是说，光电二极管与发光二极管有相似之处，但是两者具有相反的功能。光电二极管将光能转化成电能，而发光二极管是将电能转化成光能。光电二极管具有响应速度快、波长灵敏度较宽和良好的光电流平直度等特点。

在使用光电二极管的太阳能电池装置中，其有源层的材料吸收外界光源并产生激子。将电场施加到该太阳能电池装置中，激子在p-型有机或无机半导体材料和n-型有机或无机半导体材料的交界处被分为空穴和电子，且通过收集该装置尾端上电极的载流子，光能可以转变成电能。因此，有源层吸收的光越多，产生的电越多。但是薄膜太阳能电池装置的有源层很薄，其很难吸收大量的光。相反的是，如果有源层太薄，其吸收光产生的激子在到达PN结之前会发生复合或消失。因而实际使用中激子不能被分为载流子。

因此，现在需要一种能够使薄膜太阳能电池吸收尽可能多的光，同时还能够有效地将产生的激子分开为载流子的结构。进一步的，光俘获现象也应该被减少。该光俘获现象使得辐射至太阳能电池前端的光进入该太阳能电池装置中而不发生反射；在太阳能电池后端，则使得该装置内的光长时间停留在该装置中而无法从该装置中逸出。

为了解决上述问题，尤其是提高发光二极管的有效性，一种通过添加各种材料层以控制能带间隙来调节电荷平衡的方法、一种对发光二极管做表面处理，如形成微透镜或表面纹理，来减少发光二极管的光俘获现象的方法、以及一种通过使用等离子现象使得装置中产生漫反射来减少光俘获现象的方法均已被尝试(参见登记号为10-2010-0068777的韩国专利，登记号为10-2012-0038472的韩国专利，或者其它类似专利)。

进一步的，为了加强太阳能电池的有效性，已经有很多对于如何更有效的将激子分开为载流子的研究，一种方法是通过大量的异质结结构来增大空穴传输层和电子传输层之间的界面，另一种方法是通过添加材料来控制能带间隙。特别地，有的研究还尝试通过合成一种新型的有机材料，来提高有机太阳能电池的空穴迁移率或电子迁移率。

发明内容

本发明提供一种能够很方便的在有机或无机半导体装置的某一层上放置纳米颗粒和纳米/微米结构，同时又不对该装置造成损坏的方法，以提高有机或无机半导体装置、发光二极管和太阳能电池的效率和性能。

本发明还提供了一种由所述方法制备的电子装置。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种电子装置的制备方法，所述电子装置由上电极层、下电极层、有机层、无机层中的至少一个层组成，所述方法包括以下步骤：