[发明专利]基于十字交叉微米线构筑的隧穿发光二极管及其制备方法

说明书

本发明公开了基于十字交叉微米线构筑隧穿发光二极管及其制备方法，该隧穿发光二极管包括一石英衬底；两根不同Ga掺杂浓度ZnO微米线；用铟颗粒将交叉的两根不同Ga掺杂浓度氧化锌微米线固定在石英衬底上。两根微米线之间的I‑V特征曲线呈现明显Schottky接触特性，通过调节施加在两根微米线上的电压可以使得该器件的发光区局限于交叉区。通过光谱分析，发光峰位不同于两根微米线单独发光的峰位，并且通过改变实验条件可以控制交叉区发光峰位的移动。结合十字交叉区电子传输的特性分析：基于两根不同Ga掺杂浓度ZnO微米线构建的十字交叉结构实现了隧穿效应。

技术领域

本发明涉及半导体光电子集成电路领域，涉及发光二极管，涉及电子传输调制方面，具体涉及十字交叉微米线构筑隧穿二极管及其制备方法。

背景技术

利用半导体一维微纳米线不同的物性可构建十字交叉结构，能够将光电器件一维、或者准一维的光电器件转变成亮度高度集中的点状光电器件，在光子器件、电子器件以及光电子器件中都有着十分广泛的应用。例如，十字交叉堆叠纳米线交叉点阵列可以为在每个交叉点上都有一个单独的可寻址功能的高密度集成器件的制造提供一种通用的可能性。在光伏/探测系统、信息存储、光电子集成电路等方面具有巨大的应用潜力。实现这些多功能应用将需要具备可调谐电子传输特性和波长可调谐发射的构件，这些构件能够合理地实现并集成到光电子设备中。实现器件元件主动可调的核心是对关键材料参数的合理控制，如化学成分、结构、尺寸、形貌、掺杂等。

现有发光二极管器件存在的问题是结构较为复杂，发光波长依赖结区耗尽层，很难对其发光波长进行调制。

发明内容

本发明的目的在于提供基于十字交叉微米线构筑隧穿发光二极管及其方法，采用简单的化学气相沉积方法实现了ZnO:Ga微米线的可控性生长，通过调控Ga施主杂质的含量，得到了不同Ga掺杂浓度的单根ZnO:Ga微米线。采用两根不同Ga掺杂浓度ZnO:Ga 微米线构筑的十字交叉结构，两根微米线之间的I-V特征曲线呈现明显Schottky接触特性，通过调节施加在两根微米线上的电压可以使得该器件的发光区局限于交叉区。通过控制实验条件可以控制交叉区发光峰位的移动，实现了隧穿效应，得到了一种波长可调谐发射的新型隧穿发光二极管。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

为实现上述目的，本发明所述基于十字交叉微米线构筑隧穿发光二极管的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用化学气相沉积(CVD)方法生长ZnO:Ga微米线，基于单根Ga可控性掺杂ZnO微米线实现发光中心波长可调。

(2)在步骤(1)生长出的ZnO:Ga微米线中挑选两根不同Ga掺杂浓度的ZnO:Ga 微米线，两根微米线的导电能力存在巨大差异。

(3)用铟粒作电极将步骤(2)中挑选的两根微米线按照十字交叉结构固定在清洗后的石英片上。十字交叉可以最好的控制两根线接触区在线的中间，发光可以局域于中间。

(4)用另一相同大小的石英片轻轻按压在步骤(3)中制备好的交叉器件上，让两根微米线之间有良好的接触，即可构成完整的十字交叉微米线基隧穿发光二极管。