[发明专利]高性能的铝掺杂硫化镉硅基异质结发光二极管的制备方法

说明书

本发明涉及半导体发光器件技术领域，且公开了一种高性能的铝掺杂硫化镉硅基异质结发光二极管的制备方法，包括以下步骤：首先，依次采用丙酮或乙醇和标准RCA清洗流程对P型重掺杂单晶硅片进行初洗和深度清洗。然后，采用水热腐蚀法制备纳米多孔硅柱状阵列。最后，以纳米多孔硅柱状阵列为基底，氯化铝为掺杂剂，采用化学水浴法制备铝掺杂的硫化镉纳米薄膜与纳米多孔硅柱状阵列。本发明将铝掺杂的硫化镉纳米薄膜与纳米多孔硅柱状阵列有机结合构建的新型发光二极管，可以充分利用纳米多孔硅柱状阵列的阵列、多孔结构，同时利用掺杂后硫化镉和纳米多孔硅柱状阵列较高的载流子迁移率，可有效增加载流子复合效率，提高发光二极管的发光效率。

技术领域

本发明涉及半导体发光器件技术领域，具体为一种高性能的铝掺杂硫化镉硅基异质结发光二极管的制备方法。

背景技术

硫化镉是具有直接带隙的宽带隙化合物半导体,它具有热导率高、电子迁移率高和化学稳定性好等特点,被公认为一种理想的发光材料,且被广泛应用于制造黄绿光发光二极管。硅是当代电子器件的核心材料,具有制备工艺成熟、易于实现器件集成等优点。然而,由于硫化镉和硅之间存在晶格常数、晶格结构和热膨胀系数等的差异,导致了严重的晶格失配、内应力等问题,因此很难在硅衬底上直接生长硫化镉,进而制备硅基硫化镉发光器件。硫化镉自身在生长过程中会产生大量缺陷,并由此构成缺陷能级发光中心,在其光致发光谱中出现很宽的发射带。因此,多数情况下所制备的硫化镉异质结构电致发光器件,会由于大量缺陷的存在而导致发光效率低、发射带宽较大，难以形成高效稳定的异质发光结构。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高性能的铝掺杂硫化镉硅基异质结发光二极管的制备方法，具备能耗低和发光效率高等优点，解决了以往二极管能耗较高和发光效率低的问题。

(二)技术方案

为实现上述能耗低和发光效率高的目的，本发明提供如下技术方案：一种高性能的铝掺杂硫化镉硅基异质结发光二极管的制备方法，包括以下步骤：

步骤A、将切好的P型重掺杂单晶硅片放入丙酮或乙醇溶液中浸泡，以去除表面有机污染物，然后用标准的RCA清洗流程再对其进行深度清洗；

步骤B、将清洗后的硅片固定在样品架上，竖直放入水热反应釜中，在反应釜中注入配置好的腐蚀液；

步骤C、将反应釜放入干燥箱中，先进行升温处理，再进行保温处理；

步骤D、从干燥箱中取出后冷却60分钟开盖，之后冷却到室温从反应釜中取出腐蚀好的硅片，用去离子水反复冲洗，自然晾干即得纳米多孔硅柱状阵列；

步骤E、将0.03mol/L的醋酸镉和0.0018mol/L([Al]/[Cd]为0.06)AlCl₃·6H₂O溶于75ml的去离子水中，配制成溶液A，将0.1mol/L的硫脲溶于10ml 的去离子水中，配置成溶液B；

步骤F、将溶液A与15ml氨水同时加入反应烧杯中，水浴加热至65℃；将溶液B加入反应烧杯，水浴加热至70℃；

步骤G、将衬底P型纳米多孔硅柱状阵列竖直放入反应溶液，恒温加热；

步骤H、步骤G反应结束后将样品取出用去离子水反复冲洗，将清洗后的硅片放入干燥箱中干燥，最终制得掺杂浓度[Al]/[Cd]为0.06(0.06为Al离子和Cd离子的摩尔浓度比)的铝掺杂硫化镉/纳米硅异质结构阵列；

步骤I、依次采用稀HCl和热的饱和NaOH溶液去除样品一侧表面的黄色硫化镉薄膜和纳米多孔硅柱状阵列，直至表面变为银灰色，裸露出单晶Si片，最后用去离子水多次冲洗去除残夜，即得铝掺杂硫化镉/硅纳米异质结构阵列；