發(fā)光器件制備方法及發(fā)光器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于發(fā)光【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種發(fā)光器件制備方法及發(fā)光器件。該發(fā)光器件制備方法包括曝光、顯影、蝕刻及沉積等步驟。本發(fā)明發(fā)光器件制備方法，通過曝光、顯影等步驟，實(shí)現(xiàn)發(fā)光層上的金屬納米凸起能夠有規(guī)則的分布，克服了現(xiàn)有技術(shù)所制備的納米凸起難以實(shí)現(xiàn)規(guī)則分布的技術(shù)問題，使得發(fā)光器件的發(fā)光效率得到顯著提升。
【專利說明】發(fā)光器件制備方法及發(fā)光器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)光結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)光器件制備方法及發(fā)光器件。
【背景技術(shù)】
[0002]溫室效應(yīng)、能源危機(jī)以及生態(tài)環(huán)境日益惡化等問題已引起人們的高度警覺，改善人們的能源獲取方式及其利用效率已達(dá)成全球共識(shí)。照明耗能是能源消耗的重要組成部分，照明節(jié)能問題已成為政府、企業(yè)及科研人員必須面對(duì)的棘手問題。目前研究證實(shí)，金屬納米結(jié)構(gòu)在電子束或光照下激發(fā)的表面等離子體共振效應(yīng)能產(chǎn)生特殊的光學(xué)性質(zhì)，有效利用金屬納米結(jié)構(gòu)激發(fā)的表面等離子體激元是提高發(fā)光材料的發(fā)光效率及太陽能電池光吸收效率的有效途徑。隨著微電子技術(shù)及納米加工技術(shù)的發(fā)展，特別是半導(dǎo)體白光照明的興起及金屬納米結(jié)構(gòu)增強(qiáng)發(fā)光研究的深入，研制用于白光增強(qiáng)的金屬納米結(jié)構(gòu)越來越受到重視。
[0003]但目前采用自組裝方式制備的金屬納米結(jié)構(gòu)在形狀大小上不可控，而采用化學(xué)方法很難控制這些形成的金屬納米結(jié)構(gòu)按一定規(guī)則排列從而影響發(fā)光增強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光器件制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中金屬納米顆粒不規(guī)則排列的問題；及發(fā)光器件。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，
[0006]—種發(fā)光器件，包括基板、層疊于該基板上的發(fā)光層，還包括形成于該發(fā)光層的金屬納米凸起，該金屬納米凸起相隔分布，該金屬納米凸起呈圓柱體狀、四方體狀及四棱錐體狀。
[0007]以及，
[0008]一種發(fā)光器件制備方法，包括如下步驟:
[0009]提供覆蓋有發(fā)光層的基板；
[0010]通過曝光、顯影、蝕刻及物理沉積法在該發(fā)光層上形成相隔分布的圓柱體及四方體；
[0011]通過曝光、顯影及化學(xué)合成法在該發(fā)光層上形成四鄰椎體，使該四棱錐體與該圓柱體、四方體相隔分布，得到該發(fā)光器件。
[0012]本發(fā)明發(fā)光器件制備方法，通過曝光、顯影等步驟，實(shí)現(xiàn)發(fā)光層上的金屬納米凸起能夠有規(guī)則的分布，克服了現(xiàn)有技術(shù)所制備的納米凸起難以實(shí)現(xiàn)規(guī)則分布的技術(shù)問題，使得發(fā)光器件的發(fā)光效率得到顯著提升。本發(fā)明發(fā)光器器件，由于四方體、圓柱體及四棱錐體之間規(guī)則分布，克服了現(xiàn)有技術(shù)所制備的納米凸起難以實(shí)現(xiàn)規(guī)則分布的技術(shù)問題，由于圓柱體凸起、四方體凸起及四棱錐體凸起能夠分別增強(qiáng)紅、綠、藍(lán)、三種不同顏色的發(fā)光材料的光致激發(fā)發(fā)光，從而使得發(fā)光器件的白光發(fā)光效率得到顯著提升?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一步驟4得到的器件結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一步驟6得到的器件結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一步驟7得到的器件結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖4是本發(fā)明實(shí)施例一得到的發(fā)光器件結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0018]本發(fā)明實(shí)施例提供一種發(fā)光器件，該發(fā)光器件包括基板、層疊于該基板上的發(fā)光層，還包括形成于該發(fā)光層的金屬納米凸起，該金屬納米凸起相隔分布，該金屬納米凸起呈圓柱體狀、四方體狀及四棱錐體狀。
[0019]該金屬納米凸起的材質(zhì)為銀,包括圓柱體型金屬納米凸起、四方體型金屬納米凸起及四棱錐體型金屬納米凸起，該圓柱體的高度為50納米；該四方體的高度為40納米；該四棱錐體的高度為45納米。該四方體例如，正方體、長(zhǎng)方體等。
[0020]具體的，該圓柱體、四方體及四棱錐體在發(fā)光層上規(guī)則分布，優(yōu)選的，該圓柱體、四方體在相對(duì)于該基板的縱向上交替分布；該四方體、四棱錐體在相對(duì)于該基板的橫向上交替分布。同時(shí)，其他的排列方式，也在本發(fā)明的思想范圍內(nèi)。
[0021]本發(fā)明實(shí)施例發(fā)光器器件，由于四方體、圓柱體及四棱錐體之間規(guī)則分布，克服了現(xiàn)有技術(shù)所制備的納米凸起難以實(shí)現(xiàn)規(guī)則分布的技術(shù)問題，由于圓柱體凸起、四方體凸起及四棱錐體凸起能夠分別增強(qiáng)紅、綠、藍(lán)、三種不同顏色的發(fā)光材料的光致激發(fā)發(fā)光，從而使得發(fā)光器件的白光發(fā)光效率得到顯著提升。
[0022]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種發(fā)光器件制備方法，包括如下步驟:
[0023]步驟SOI，提供覆蓋有發(fā)光層的基板；
[0024]步驟S02，制備圓柱體及四方體；
[0025]通過曝光、顯影、蝕刻及物理沉積法在所述發(fā)光層上形成相隔分布的圓柱體及四方體；
[0026]步驟S03，制備四棱錐體；
[0027]通過曝光、顯影及化學(xué)合成法在所述發(fā)光層上形成四鄰椎體，使所述四棱錐體與所述圓柱體、四方體相隔分布，得到所述發(fā)光器件。
[0028]步驟SOl中，該基板為玻璃基板，或本領(lǐng)域中常用的其他基板。將基板放到苯酚溶液中，超聲15分鐘，然后用去離子水沖洗，對(duì)該基板進(jìn)行清洗。
[0029]然后將發(fā)光材料通過旋涂等方法涂覆于該基板上，該發(fā)光層的厚度沒有限制，該白光發(fā)光材料由Y2O3:EiuY2SiO5:Tb及Y2SiO5 = Ce組成，該白光發(fā)光材料可以從市面上購(gòu)得。
[0030]具體地，步驟S02具體如下:
[0031]A:
[0032]1、在該基板的發(fā)光層上涂上鄰疊氮萘醌類化合物的光刻膠，通過高速旋轉(zhuǎn)使膠均勻地附在整個(gè)基板上，前烘，使光刻膠固化在基板的表面；該光刻膠的厚度優(yōu)選為50納米。[0033]2、提供帶有圓形孔陣列的掩模并將涂膠基板的標(biāo)記與掩膜上的標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)，選擇合適的劑量紫外光曝光，劑量?jī)?yōu)選380mJ/cm2 ；
[0034]該掩膜為帶有圓形孔陣列的掩膜，該掩膜的形狀、大小與前述的基板大小、形狀類似或相同。在每0.16平方微米內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)圓形孔，圓形直徑例如120納米。
[0035]3、曝光后，把基片浸入顯影液池內(nèi)(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為2.38%的四甲基氫氧化銨水溶液)60秒，再?zèng)_水把顯影副產(chǎn)物沖干凈即可完成顯影；
[0036]4、顯影后把基片放在氧氣等離子體機(jī)中刻蝕0.5分鐘、堅(jiān)膜，在基板上的光刻膠上形成了預(yù)先設(shè)計(jì)圖案的凹槽表面；等離子體刻蝕是采用高頻輝光放電反應(yīng)，使反應(yīng)氣體激活成活性粒子，如原子或游離基，這些活性粒子擴(kuò)散到需刻蝕的部位，在那里與被刻蝕材料進(jìn)行反應(yīng)，形成揮發(fā)性生成物而被去除；
[0037]5、然后，通過物理沉積如分子束外延法或金屬有機(jī)氣相外延等方法在帶有凹槽的光刻膠上沉積一層金屬薄膜，金屬納米粒子在光刻膠表面形成，同時(shí)在圖案凹槽里也形成；外延過程中分子束外延設(shè)備中的高能電子衍射用來檢測(cè)銀生長(zhǎng)的進(jìn)程，計(jì)算機(jī)能夠控制反應(yīng)室前方的一個(gè)“閥門”，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)原子層的精確控制，通過計(jì)算機(jī)上軟件操作控制金屬薄膜的厚度；
[0038]6、將基板放置到丙酮溶液中，超聲去膠，同時(shí)也去掉光刻膠上多余的金屬納米粒子，留下光刻膠凹槽內(nèi)的金屬納米粒子，然后用去離子水清洗并干燥，得到含有圓柱體凸起的基板；
[0039]B:重復(fù)上述1-6的步驟，
[0040]但，在步驟I,中，光刻膠的厚度為40納米；步驟2'該掩膜為帶有正方形孔陣列的掩膜，該掩膜的形狀、大小與前述的基板大小、形狀類似或相同。在每0.16平方微米內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)正方形孔,正方形邊長(zhǎng)例如40納米。
[0041]綜合A和B步驟，該正方形孔陣列和圓形孔陣列的排列方式可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)，但如果將兩個(gè)掩膜對(duì)準(zhǔn)層疊于基板時(shí)，兩個(gè)掩膜所帶有的正方形孔和圓形孔在同一區(qū)域上不能出現(xiàn)重疊。通過設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)該正方形孔陣列與該圓形孔陣列規(guī)則排列，例如，層疊于基板后，該正方形孔陣列與該圓形孔陣列在相對(duì)于基板的縱向上交替分布。進(jìn)一步，層疊后，該正方形孔與該圓形孔在水平面上之間的間距為10-40納米。
[0042]步驟S02完成后，可以得到形成由圓柱體和四方體凸起的基板。
[0043]步驟S03中，包括如下步驟:
[0044]1、在步驟S02所得到的基板上涂上鄰疊氮萘醌類化合物的光刻膠，通過高速旋轉(zhuǎn)使膠均勻地附在整個(gè)基板上，前烘，使光刻膠固化在基板的表面；該光刻膠的厚度優(yōu)選為45納米。
[0045]2、提供帶有正方形孔陣列的掩模并將涂膠基板的標(biāo)記與掩膜上的標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)，用紫外光曝光；該掩膜的形狀、大小與前述的基板大小、形狀類似或相同。在每0.16平方微米內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)正方形孔，正方形邊長(zhǎng)例如0.2微米。
[0046]該正方形孔陣列的排列方式可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)，但如果將該掩膜對(duì)準(zhǔn)層疊于基板時(shí)，該正方形孔和前述得到的四方體凸起及圓柱體凸起在同一區(qū)域上不能出現(xiàn)重疊。通過設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)該正方形孔陣列與該四方體凸起及圓柱體凸起規(guī)則排列，例如，層疊于基板后，該正方形孔陣列與該四方體凸起在相對(duì)于基板的橫向上交替分布。進(jìn)一步，層疊后，該正方形孔與四方體凸起及圓柱體凸起在水平面上之間的間距為10-40納米。
[0047]3、曝光后，把基片浸入顯影液池內(nèi)(2.38%的四甲基氫氧化銨水溶液)60秒，再?zèng)_水把顯影副產(chǎn)物沖干凈即可完成顯影；
[0048]4、顯影后把基片放在氧氣等離子體機(jī)中刻蝕0.5分鐘；堅(jiān)膜，在基板上的光刻膠上形成了含預(yù)先設(shè)計(jì)圖案的凹槽表面；
[0049]5、將所得到的基板置入0.9mM/LAgN03和0.7mM/L三水合檸檬酸鈉溶液中，并用365nm波長(zhǎng)的紫外光源誘導(dǎo)生長(zhǎng)截?cái)嗟乃睦忮F形銀納米粒子。
[0050]步驟S03后，得到含在發(fā)光層上形成的圓柱體、四方體及四棱錐體凸起的發(fā)光器件。
[0051]本發(fā)明實(shí)施例發(fā)光器件制備方法中，該金屬納米粒子的材質(zhì)為銀。
[0052]本發(fā)明實(shí)施例發(fā)光器件制備方法，通過曝光、顯影等步驟，實(shí)現(xiàn)發(fā)光層上的金屬納米凸起能夠有規(guī)則的分布，克服了現(xiàn)有技術(shù)所制備的納米凸起難以實(shí)現(xiàn)規(guī)則分布的技術(shù)問題，由于圓柱體凸起、四方體凸起及四棱錐體凸起能夠分別增強(qiáng)紅、綠、藍(lán)、三種不同顏色的發(fā)光材料的光致激發(fā)發(fā)光，從而使得發(fā)光器件的白光發(fā)光效率得到顯著提升。
[0053]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)上述發(fā)光器件制備方法進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0054]實(shí)施例一
[0055]本發(fā)明實(shí)施例發(fā)光器件制備方法，包括如下步驟:
[0056]1、清洗以Y203:Eu，Y2SiO5ITb和Y2SiO5 = Ce的白光發(fā)光材料為發(fā)光層的玻璃基板；
[0057]2、向該發(fā)光層上涂光刻膠，采用動(dòng)態(tài)噴灑低速旋轉(zhuǎn)(300轉(zhuǎn)/分鐘)的方式完成光刻膠的初最初擴(kuò)散，然后采用高速旋轉(zhuǎn)(3000轉(zhuǎn)/分鐘)完成最終要求薄而均勻的光刻膠膜，并控制膠的厚度為5nm;
[0058]3、掩膜板對(duì)準(zhǔn)，將制作好的帶有圓形孔陣列的掩膜標(biāo)記與涂有光刻膠的基板標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)，在380mJ/cm2的紫外光下進(jìn)行投影式(5比I縮小)曝光；
[0059]4、把曝光后的基片浸入顯影液池內(nèi)(2.38%的四甲基氫氧化銨水溶液)60秒，再?zèng)_水把顯影副產(chǎn)物沖干凈即可完成顯影，得到如圖1所示器件結(jié)構(gòu)；并把顯影過后的玻璃基板放在氧氣等離子刻蝕機(jī)中進(jìn)行短時(shí)間刻蝕30秒；
[0060]5、采用分子束外延方法，在超高真空的環(huán)境下(10_8帕斯卡)，用銀作為固體源，控制沉積溫度為650° C，沉積一層厚度為5nm的銀膜；
[0061]6、把帶有光刻膠和沉積了銀薄膜的玻璃基板放丙酮中超聲振蕩30min除去剩余光刻膠同時(shí)去掉光刻膠上沉積的銀，用去離子水清洗并干燥，得到如圖2所示器件結(jié)構(gòu)；
[0062]7、涂上厚度為40nm的光刻膠，然后采用上述相同的曝光、顯影、蝕刻，在光刻膠上形成按規(guī)則排列的邊長(zhǎng)為40nm的立方體孔洞，然后通過分子束沉積一層厚度為40nm的銀薄膜，然后通過去膠在圖2所述的結(jié)構(gòu)基板上制備按規(guī)則排列的邊長(zhǎng)為40nm的銀立方體如圖3所示所示器件結(jié)構(gòu)，清洗，并干燥；
[0063]8、涂上厚度為45nm的光刻膠，然后采用上述相同的曝光、顯影、蝕刻，在光刻膠上形成按規(guī)則排列的邊長(zhǎng)為45nm的立方體孔洞，把制備好圖形的光刻膠基板置入AgNO3和三水合檸檬酸鈉溶液中，用365nm波長(zhǎng)的紫外光源誘導(dǎo)生長(zhǎng)截?cái)嗟乃睦忮F形銀納米粒子，然后放入丙酮中超聲振蕩30min除去剩余光刻膠得到圖4所示發(fā)光器件。
[0064]通過以上步驟可以在基板上制備出三種按規(guī)則排列的銀納米粒子，而它們分別用于紅、綠、藍(lán)、三種不同顏色的發(fā)光材料的光致激發(fā)發(fā)光增強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)白光增強(qiáng)。
[0065]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光器件，包括基板、層疊于所述基板上的發(fā)光層，其特征在于，還包括形成于所述發(fā)光層的金屬納米凸起，所述金屬納米凸起相隔分布，所述金屬納米凸起呈圓柱體狀、四方體狀及四棱錐體狀。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述金屬納米凸起的材質(zhì)為銀。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述圓柱體的高度為45-75納米。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述四方體的高度為35-55納米。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述四棱錐體的高度為40-50納米。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述圓柱體、四方體及四棱錐體之間的間距為10-40納米。
7.一種發(fā)光器件制備方法，包括如下步驟: 提供覆蓋有發(fā)光層的基板； 通過曝光、顯影及物理沉積法在所述發(fā)光層上形成相隔分布的圓柱體及四方體； 通過曝光、顯影、蝕刻及化學(xué)合成法在所述發(fā)光層上形成四鄰椎體，使所述四棱錐體與所述圓柱體、四方體相隔分布，得到所述發(fā)光器件。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光器件制備方法，其特征在于，所述曝光步驟中紫外光劑量為曝光 300-480mJ/cm2。
9.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光器件制備方法，其特征在于，所述顯影步驟中顯影液為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為2%-5%的四甲基氫氧化銨水溶液。
10.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光器件制備方法，其特征在于，所述顯影步驟中顯影時(shí)間為30-120 秒。
【文檔編號(hào)】H01L33/22GK103855265SQ201210495341
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月28日
【發(fā)明者】周明杰, 王國(guó)彪, 陳貴堂 申請(qǐng)人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司