[发明专利]一种无机柔性光电子器件结构及其制备方法

权利要求书

1.一种无机柔性光电子器件结构的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，S1，制备图形化金属掺杂薄膜层，在单晶硅衬底上沉积一层金属掺杂薄膜层，对金属掺杂薄膜层进行热退火，然后进行光刻和刻蚀处理，形成图形化金属掺杂薄膜层；

S2，制备氮化镓微柱阵列，在图形化金属掺杂薄膜层上生长石墨烯层，然后在石墨烯层上生长氮化镓微柱阵列；

S3，制备侧保护层和间隙填充层，在氮化镓微柱阵列顶部上表面和侧壁表面沉积二氧化硅保护层，再继续沉积金属铝反射膜层，然后在包裹有二氧化硅保护层和金属铝反射膜层的氮化镓微柱阵列的间隙中填充光固化有机材料，接着对光固化有机材料进行紫外线照射，使得光固化有机材料固化；

S4，制备上电极和上保护层，将二氧化硅保护层和金属铝反射膜层刻蚀去除，直到露出p型重掺杂氮化铟镓层，在p型重掺杂氮化铟镓层和光固化有机材料上沉积金属掺杂薄膜层，在金属掺杂薄膜层上制备有机物上保护层；

S5，制备下电极和下保护层，对单晶硅衬底的下端面进行刻蚀减薄，得到硅薄膜层，通过光刻和刻蚀工艺在硅薄膜层中制备电极孔，直到露出图形化金属掺杂薄膜层，在所刻蚀的电极孔中沉积金属下电极和金属导线，随后在下端面制备有机物下保护层。

2.根据权利要求1所述的无机柔性光电子器件结构的制备方法，其特征在于，在S1步骤中，所述热退火工艺温度为200℃～500℃，退火氛围为高纯氮气，退火时间为1分钟～5分钟；所述图形化金属薄膜层为圆形，每四个圆形图形为一组，圆形图形直径分别为1～5微米、5～10微米、10～15微米和15～20微米，最近邻圆形图形之间的间距为20微米～400微米；所述金属掺杂薄膜层的制备工艺可以采用多金属靶材磁控共溅射方法制备。

3.根据权利要求1或2所述的无机柔性光电子器件结构的制备方法，其特征在于，在S3步骤中，所述二氧化硅保护层和金属铝反射膜层的沉积工艺采用蒸发或磁控溅射工艺，所述光固化有机材料包括光固化有机硅材料或光固化有机聚合物材料，光固化时间为5秒～60秒；在S4步骤中，所述金属掺杂薄膜层的制备工艺采用多金属靶材的磁控共溅射方法制备；所述有机物上保护层采用涂敷或沉积工艺制备。

4.根据权利要求1或2所述的无机柔性光电子器件结构的制备方法，其特征在于，在S5步骤中，所述对单晶硅衬底的下端面进行刻蚀减薄工艺可以采用离子束刻蚀减薄工艺；所述有机物下保护层采用涂敷或沉积工艺制备；所述刻蚀的电极孔中沉积金属下电极的材料包括金属金、金属铜、金属银、金属镍以及金属铬。

5.一种使用权利要求1方法制备的无机柔性光电子器件结构，其特征在于，包括自下而上的结构依次为：有机物下保护层、硅薄膜层、图形化金属掺杂薄膜层、石墨烯层、氮化镓微柱阵列、二氧化硅保护层、金属铝反射膜层、金属掺杂薄膜层、有机物上保护层，每组氮化镓微柱阵列包括四个直径尺寸不同的氮化镓微柱，分别为氮化镓微柱一、氮化镓微柱二、氮化镓微柱三和氮化镓微柱四，所述氮化镓微柱从下到上包括n型重掺杂氮化镓层，n型掺杂氮化镓层，氮化铟镓量子阱发光层，p型掺杂氮化镓层，p型重掺杂氮化铟镓层，所述氮化镓微柱阵列的间隙中设有光固化有机材料，所述氮化镓微柱一的底部直径为1～5微米，所述氮化镓微柱二的底部直径为5～10微米，所述氮化镓微柱三的底部直径为10～15微米，所述氮化镓微柱四的底部直径为15～20微米，所述有机物下保护层厚度为50微米～500微米，材料为PDMS或PMMA；所述硅薄膜层厚度为10微米～50微米。

6.根据权利要求5所述的无机柔性光电子器件结构，其特征在于，所述图形化金属掺杂薄膜层为铝掺杂银薄膜或钛掺杂银薄膜或铝-钛共掺杂银薄膜，其厚度为2纳米～5纳米；所述氮化镓微柱阵列高度为5微米～15微米；所述二氧化硅保护层厚度为0.5微米～2微米，所述金属铝反射膜层厚度为0.5微米～2微米。

7.根据权利要求6所述的无机柔性光电子器件结构，其特征在于，所述金属掺杂薄膜层为铝掺杂银薄膜或镍掺杂银薄膜或铝-镍共掺杂银薄膜，其厚度为3纳米～6纳米；所述有机物上保护层厚度为50微米～500微米，材料为PDMS或PMMA有机物。