[发明专利]基于晶体Ag纳米线网格的Al掺杂ZnO薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于晶体Ag纳米线网格的Al掺杂ZnO薄膜，所述基于晶体Ag纳米线网格的Al掺杂ZnO薄膜包括晶体Ag纳米线网格和包裹所述晶体Ag纳米线网格的Al掺杂ZnO薄膜。本发明采用基于晶体Ag纳米线网格的Al掺杂ZnO薄膜作为LED芯片的电流注入层，可以有效改善电流分布的均匀性，电流密度比ITO提高10％以上；与ITO相比，Ag纳米线网格增强Al掺杂ZnO薄膜的厚度减小，成本也显著降低；基于晶体Ag纳米线网格的Al掺杂ZnO薄膜排列的周期性好，具备一定的光子晶体的功能，有利于提高LED的正面出光效率。

技术领域

本发明处于传感器器件技术领域，具体涉及一种基于晶体Ag纳米线网格的Al掺杂ZnO薄膜及其制备方法。

背景技术

发光二极管简称为LED，由含镓(Ga)、砷(As)、磷(P)和氮(N)等化合物制成。LED可以在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。LED具有节能、电压低、运行稳定、使用寿命长、响应时间短、价格实惠和环保等优点，因此广泛应用于各个行业。

为了提高LED电流注入的均匀性和效率，通常是在p型GaN上面生长一层ITO，但ITO的电阻较大，会使电流密度降低，此外，ITO的成本相对较高，不利于降低成产的成本。

因此，有必要研发一种能有效改善电流分布的均匀性、成本低、具有较高的电流密度的器件和方法。

发明内容

本发明的目的是提供了一种能有效改善电流分布的均匀性、成本低、具有较高的电流密度的器件，有利于提高LED的正面出光效率的基于晶体Ag纳米线网格的Al掺杂ZnO薄膜。

本发明采用的技术方案是：一种基于晶体Ag纳米线网格的Al掺杂ZnO薄膜，所述基于晶体Ag纳米线网格的Al掺杂ZnO薄膜包括晶体Ag纳米线网格和包裹所述晶体Ag纳米线网格的Al掺杂ZnO薄膜。

优选的，所述晶体Ag纳米线网格为由连续线条组成的图案，所述连续线条的长度为20-2000nm。

优选的，所述纳米线网格可以为多边形，例如长方形、正方形、棱形、正多边形等。

优选的，所述晶体Ag纳米线网格中，Ag纳米线的线宽为50-900nm。更优选的，Ag纳米线的线宽为150nm。

本发明还提供了基于晶体Ag纳米线网格的Al掺杂ZnO薄膜的制备方法，包括以下步骤：

1)在LED外延片的p型GaN薄膜上旋涂光刻胶，使用预先制备好的金属Cr掩膜板进行曝光处理，从而在p型GaN薄膜上获得生长晶体Ag纳米线网格所需的图案；

2)在p型GaN薄膜上沉积30-990nm的Ag，随后在真空炉中退火；

3)去除光刻胶，清洗干净，在70-200℃的真空炉中烘干以去除PVP，得到晶体Ag纳米线网格；

4)在晶体Ag纳米线网格上溅射Al掺杂ZnO颗粒，退火处理，使Al掺杂ZnO颗粒形成薄膜，并完全包裹晶体Ag纳米线网格，即得到基于晶体Ag纳米线网格的Al掺杂ZnO薄膜。

水热法合成Ag纳米线时会引入PVP，因此需要将PVP去除。

优选的，步骤1)中，旋涂的光刻胶厚度为0.3-20μm。

步骤1)中，曝光显影的控制的条件为：370nm紫光照射10-60s。

优选的，步骤2)中，采用磁控溅射沉积Ag，磁控溅射的条件控制为：沉积温度为室温，溅射功率为250-500W，Ar气压为0.01-10Pa，真空为0.00001-0.001Pa，耙材为99.999％的Ag靶。

优选的，步骤2)中，真空炉中退火的温度为100-200℃，退火时间为30-360min。