[发明专利]一种场效应增强硅基LED电致发光强度的方法及应用

权利要求书

1.一种场效应增强硅基LED电致发光强度的方法，其特征在于：是将场效应层i-Si和Al₂O₃加入到硅基LED器件中。

2.根据权利要求1所述的场效应增强硅基LED电致发光强度的方法，其特征在于：是将i-Si加入硅光源薄膜和ITO导电膜之间，将Al₂O₃加入P-Si和硅光源薄膜之间，用Al作为LED器件的正极，ITO作为LED器件的负极，通过改变场效应层i-Si和Al₂O₃的厚度和两者是否共同作用于LED中，获得硅基LED最佳的电致发光强度。

3.根据权利要求1或2所述场效应增强硅基LED电致发光强度的方法，其特征在于：所述的场效应层i-Si为纯度为99.99％的i-Si。

4.根据权利要求1或2所述场效应增强硅基LED电致发光强度的方法，其特征在于：所述的场效应层i-Si，其厚度值为:6-16nm。

5.根据权利要求1或2所述场效应增强硅基LED电致发光强度的方法，其特征在于：所述的场效应层Al2O3由纯度为99.99％的Al₂O₃。

6.根据权利要求1或2所述场效应增强硅基LED电致发光强度的方法，其特征在于：所述的最佳厚度的场效应层Al2O3，其厚度值为:10-20nm。

7.根据权利要求1或2所述场效应增强硅基LED电致发光强度的方法，其特征在于：所述的硅光源是纯度为99.99％的SiO粉末。

8.根据权利要求1或2所述场效应增强硅基LED电致发光强度的方法，其特征在于：所述的硅光源的厚度为40-70nm，由相分离形成的硅纳米晶和SiO₂构成。

9.根据权利要求1或2所述的场效应增强硅基LED电致发光强度的方法，其特征在于：所述加入场效应层i-Si硅基LED的制备方法包括以下步骤：

(1)在p-Si衬底上(大小为10×10×0.5mm3，晶向<100>，电阻率(0.5-1)Ω·cm)，采用电阻热蒸发方法制备SiO粉末，电子束蒸发Si和采用高温相分离方法获得的硅纳米晶；其中SiO层的厚度为2nm，Si层的厚度为1nm，周期为20周期，总的厚度为60nm。蒸镀中SiO粉末的速率控制在左右，Si的速率控制在左右。

(2)在制备好的硅光源薄膜上制备采用电子束蒸发的方法制备厚度为10nm的i-Si。

(3)在流量为220sccm氮气作为保护气体的高温退火炉中进行热退火，退火温度1100℃,退火时间为60分钟，使其发生相分离从而形成硅纳米晶作为硅光源。

(4)在制备好的Si-nc薄膜的背面蒸镀2μm的Al电极作为正电极，经过480℃，10分钟的高温退火使其形成良好的欧姆接触，

(5)在i-Si上采用磁控溅射的方法制备ITO导电薄膜，其厚度为500nm。

(6)在加入场效应层硅基LED器件的两端加上外加偏压，可测量其电致发光强度。通过改变外加偏压的大小可得其最佳的发光强度。

10.根据权利要求1或2所述的场效应增强硅基LED电致发光强度的方法，其特征在于：所述的加入场效应层Al2O3硅基LED的制备方法包括以下步骤：

(1)在p-Si衬底上(大小为10×10×0.5mm³，晶向<100>，电阻率(0.5-1)Ω·cm)，利用电子束加热的方法制备Al2O3层，在制备过程中，蒸镀速率保持在

(2)在制备好的Al2O3上采用电阻热蒸发方法制备SiO粉末，电子束蒸发Si和采用高温相分离方法获得的硅纳米晶。其中SiO层的厚度为2nm，Si层的厚度为1nm，周期为20周期，总的厚度为60nm。蒸镀中SiO粉末的速率控制在左右，Si的速率控制在左右。

(3)在流量为220sccm氮气作为保护气体的高温退炉中进行热退火，退火温度1100℃,退火时间为60分钟，使其发生相分离从而形成硅纳米晶作为硅光源。

(4)在制备好的Si-nc薄膜的背面蒸镀2μm的Al电极作为正电极，经过480℃，10分钟的高温退火使其形成良好的欧姆接触，

(5)在Si-nc薄膜上采用磁控溅射的方法制备ITO导电薄膜，其厚度为500nm。

(6)在加入场效应层硅基LED器件的两端加上外加偏压，可测量其电致发光强度，通过改变外加偏压的大小可得其最佳的发光强度。