[发明专利]一种核壳结构发白光器件及其制备方法

权利要求书

1.一种核壳结构发白光器件，其特征在于所述的该发白光器件的底部衬底为GaN衬底层，GaN衬底层的上方设有ZnO薄膜种子层，ZnO薄膜种子层上方设有ZnO纳米棒，所述的ZnO纳米棒周围包覆ZnS:Mn薄膜壳层，ZnO纳米棒和ZnS:Mn薄膜壳层构成ZnO/ZnS:Mn核壳纳米棒阵列，ZnS:Mn薄膜壳层、ZnO纳米棒、ZnO薄膜种子层、GaN衬底层构成ZnS:Mn/ZnO/GaN核壳纳米棒阵列器件，ZnS:Mn/ZnO/GaN核壳纳米棒阵列器件在325nm波长的紫外光激发下，GaN衬底层发出的蓝光可以透过上面材料，并与ZnO纳米棒的黄绿光和ZnS:Mn薄膜壳层的橙红光叠加在一起，获得白光。

2.根据权利要求1所述的一种核壳结构发白光器件，其特征在于所述的ZnO/ZnS:Mn核壳纳米棒阵列的阵列缝隙和顶部填充设有透明导电薄膜，所述的GaN衬底层表面设有Pt/Ni（50nm/30nm）电极，带有透明导电薄膜的ZnS:Mn/ZnO核壳层表面设有Pt/Ti（50nm/30nm）电极，在正向电压激励下，该器件呈现白光发射。

3.种核壳结构发白光器件的制备方法，其特征在于所述的制作步骤如下：

步骤一：清洗GaN衬底，将Mg掺杂的p-GaN外延片（以蓝宝石（0001）为衬底，在未掺杂的GaN缓冲层上生长了约1μm厚的Mg掺杂p-GaN薄膜），先后放入丙酮和乙醇溶液中超声波振荡清洗10-30min，然后用去离子水冲洗干净，用氮气吹干，GaN衬底层的发光峰位为430-450nm；

步骤二：在GaN衬底层上沉积ZnO薄膜种子层，沉积ZnO薄膜种子层的方法有：脉冲激光沉积法、磁控溅射法、电子束蒸发法，沉积的ZnO的厚度为30-50nm；

步骤三：在ZnO薄膜种子层上制备ZnO纳米棒，制备ZnO纳米棒的方法有：水热合成法、化学水浴沉积法、电沉积法， ZnO纳米棒的发光峰位为375-387nm和560-580nm；

步骤四：在ZnO纳米棒上包覆ZnS:Mn薄膜壳层，沉积ZnS:Mn薄膜壳层的方法有：脉冲激光沉积法、磁控溅射法、电子束蒸发法，ZnS:Mn薄膜壳层的发光峰位为580-610nm，ZnO纳米棒和ZnS:Mn薄膜壳层构成ZnO/ZnS:Mn核壳纳米棒阵列，ZnS:Mn薄膜壳层、ZnO纳米棒、ZnO薄膜种子层、GaN衬底层构成ZnS:Mn/ZnO/GaN核壳纳米棒阵列器件，ZnS:Mn/ZnO/GaN核壳纳米棒阵列器件在325nm波长的紫外光激发下，GaN衬底层发出的蓝光可以透过上面材料，并与ZnO纳米棒的黄绿光和ZnS:Mn薄膜壳层的橙红光叠加在一起，获得白光，色坐标为（0.31~0.35，0.30~0.34）再进行增加电极进行生产实用；

步骤五：在ZnO/ZnS:Mn核壳纳米棒阵列的顶端沉积透明导电薄膜，厚度为100-120nm，透明导电薄膜填充在ZnO/ZnS:Mn核壳纳米棒阵列缝隙，并覆在ZnO/ZnS:Mn核壳纳米棒阵列的顶端使ZnO/ZnS:Mn核壳纳米棒阵列相互连接；

步骤六：分别在GaN衬底层制备Pt/Ni（50nm/30nm）电极，在包覆ZnO/ZnS:Mn核壳纳米棒阵列表面的透明导电薄膜上制备Pt/Ti（50nm/30nm）电极；

步骤七：用正向电压激发ZnS:Mn/ZnO/GaN核壳纳米棒阵列，得到可见光区较强的白光发射，得到的白光发射光谱波长范围为350-800nm，色坐标为（0.335~0.3393，0.3334~0.3366）。

4.根据权利要求2或3所述的一种核壳结构发白光器件及其制备方法，其特征在于所述的透明导电薄膜为ITO透明导电薄膜。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种核壳结构发白光器件及其制备方法，其特征在于所述的ZnS:Mn薄膜壳层中的Mn2+的掺杂浓度为1%~3%。

6.根据权利要求5所述的一种核壳结构发白光器件及其制备方法，其特征在于所述的ZnS:Mn薄膜壳层中的Mn2+的最优化掺杂浓度为1%。。