[发明专利]一种基于量子碳膜的异质结光电二极管结构及制作方法

权利要求书

1.一种基于量子碳膜的异质结光电二极管结构，其特征在于，包括：由多层石墨烯层上下层叠形成的量子碳膜基板，该量子碳膜基板进行了纳米金属材料的掺杂，以在该量子碳膜基板中形成量子点；位于所述量子碳膜基板的第一侧的图形化的绝缘层；位于所述绝缘层上的氮化锌层，所述氮化锌层的光学带隙宽度为0.9-1.3eV，所述量子碳膜基板的带隙宽度为1.3eV，所述氮化锌层在所述绝缘层的图形化开口处与所述量子碳膜基板相接触形成pn结；与所述氮化锌层相接触的第一电极；以及与所述量子碳膜基板的第二侧相接触的第二电极。

2.如权利要求1所述的异质结光电二极管结构，其特征在于，所述第一电极为石墨烯、纳米银或透明氧化物电极，所述透明氧化物电极为ITO透明电极。

3.如权利要求1或2所述的异质结光电二极管结构，其特征在于，所述绝缘层的材料为SiO2、Si3N4或光刻胶，所述绝缘层的厚度为100nm-1µm，所述开口的尺寸为100nm-10µm。

4.如权利要求1至2任一项所述的异质结光电二极管结构，其特征在于，所述量子碳膜基板的厚度为6-100µm。

5.一种如权利要求1至4任一项所述的异质结光电二极管结构的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

A1、将多层石墨烯层上下层叠形成的量子碳膜基板附着在第一基板上，所述量子碳膜基板进行了纳米金属材料的掺杂，以在所述量子碳膜基板中形成量子点；

A2、在所述量子碳膜基板上制备绝缘层并将其图形化；

A3、在图形化的所述绝缘层上制备氮化锌薄膜，形成氮化锌层，所述氮化锌薄膜的光学带隙宽度为0.9-1.3eV；

A4、在所述氮化锌薄膜上制备第一电极；

A5、移除所述第一基板并在所述量子碳膜基板的背面制备第二电极。

6.如权利要求5所述的制作方法，其特征在于，采用以下处理方式中的一种或多种：

步骤A1中，依靠范德华力贴附或通过成键附着或通过胶粘接使所述量子碳膜基板附着在所述第一基板上，所述第一基板为刚性基板；

步骤A2中，所述绝缘层的制备方法为磁控溅射、化学气相沉积、原子层沉积、或溶液法；所述图形化采用光刻法；

步骤A3中，所述氮化锌薄膜的制备方法为磁控溅射、原子层沉积、脉冲激光沉积、或金属有机化合物气相外延；

步骤A4中，所述第一电极为石墨烯、纳米银或透明氧化物电极，所述透明氧化物电极为ITO透明电极，所述ITO透明电极是采用磁控溅射法制备ITO膜，并光刻得到的图形化的ITO透明电极；

步骤A5中，将所述第一基板与所述量子碳膜基板分离，所述分离为直接撕下所述第一基板或在有机溶剂中溶解所述第一基板与所述量子碳膜之间的粘接层而取下所述第一基板，然后在所述量子碳膜基板的背面涂覆银浆，经过热处理后形成所述第二电极。

7.一种基于量子碳膜的异质结光电二极管结构，其特征在于，包括：由多层石墨烯层上下层叠形成的量子碳膜基板，所述量子碳膜基板进行了纳米金属材料的掺杂，以在所述量子碳膜基板中形成量子点；位于所述量子碳膜基板上的氮化锌层，所述氮化锌层的光学带隙宽度为0.9-1.3eV，所述量子碳膜基板的带隙宽度为1.3eV，所述氮化锌层与所述量子碳膜基板相接触形成pn结；与所述氮化锌层相接触的第一电极；以及与所述量子碳膜基板相接触的第二电极；其中，所述氮化锌层、所述第一电极和所述第二电极均位于所述量子碳膜基板的上侧。

8.如权利要求7所述的异质结光电二极管结构，其特征在于，所述第二电极位于所述氮化锌层的水平方向的一侧，或者所述第二电极形成为在水平方向围绕所述氮化锌层的方形电极或圆形电极。