[发明专利]单根Rh@ZnO微米线异质结紫外增强发光二极管及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种单根Rh@ZnO微米线异质结紫外增强发光二极管，包括p‑GaN衬底(1)，所述p‑GaN衬底(1)的上表面一侧蒸镀Ni/Au电极(3)，所述p‑GaN衬底(1)的上表面另一侧放置有n‑Rh@ZnO单根微米线(2)，所述n‑Rh@ZnO单根微米线(2)的上表面覆盖有ITO导电电极(4)。本发明还公开了上述发光二极管的制备方法及其应用。本发明的n‑Rh@ZnO单根微米线与p‑GaN衬底形成有效的异质结结构，异质结的I‑V特性显示整流二极管的特性，在正向偏压下，单根Rh@ZnO微米线异质结呈现出高效稳定的紫外发光，实现了增强紫外发光二极管，促进了其在紫外光源领域的应用。

技术领域

本发明涉及一种单根Rh@ZnO微米线异质结紫外增强发光二极管及其制备方法和应用，属于半导体光电子器件技术领域。

背景技术

半导体紫外光源在照明、杀菌、医疗、生化检测、高密度的信息储存和保密通讯等领域具有重大应用价值。氧化锌(ZnO)作为一种重要的II–VI族半导体材料，由于其较宽的禁带宽度(～3.7eV)及相对较高的激子束缚能(60 meV)，以及结晶质量高，完美的光学谐振腔，在紫外发光二极管和激光二极管等方面具有广泛应用。然而，由于ZnO材料本身存在大量锌填隙和氧空位缺陷，p型掺杂比较困难，且载流子的有效注入率低，稳定性差，因此发光效率较低。故亟需一种可提高电子的有效注入，实现紫外增强发光二极管及其制备方法和应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，本发明提供一种单根Rh@ZnO微米线异质结紫外增强发光二极管，该发光二极管的n-Rh@ZnO单根微米线与p-GaN 衬底形成有效的异质结结构，异质结的I-V特性显示整流二极管的特性，在正向偏压下，单根Rh@ZnO微米线异质结呈现出高效稳定的紫外发光，实现了增强紫外发光二极管，促进了LED在紫外光源领域的应用。

同时，本发明提供一种单根Rh@ZnO微米线异质结紫外增强发光二极管的制备方法，该法选用p-GaN作为P型衬底，P型衬底与ZnO材料构建了有效的异质结结构，同时，利用金属Rh纳米结构优越的紫外表面等离激元近场增强特性和场的局域性，通过旋涂紫外Rh纳米颗粒在ZnO表面构筑一维增强谐振腔，提高电子的有效注入，实现紫外增强发光二极管的构筑。

同时，本发明提供一种单根Rh@ZnO微米线异质结紫外增强发光二极管在发光器件、光探测和生物传感中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

单根Rh@ZnO微米线异质结紫外增强发光二极管，包括p-GaN衬底，所述p-GaN衬底的上表面一侧蒸镀Ni/Au电极，所述p-GaN衬底的上表面另一侧放置有n-Rh@ZnO单根微米线，所述n-Rh@ZnO单根微米线的上表面覆盖有ITO导电电极。

优选地，所述n-Rh@ZnO单根微米线中的ZnO微米线表面旋涂有紫外Rh 纳米颗粒。

进一步优选地，所述ZnO微米线为结晶质量完好的六边形ZnO微米线；所述紫外Rh纳米颗粒为LSPR吸收峰为370nm的Rh纳米颗粒。

优选地，所述p-GaN衬底的长，宽，高分别为1.9-2.0cm，1.7～1.8cm和 2～10μm；所述ITO导电电极的长和宽为1.0～1.2cm和1.7～1.8cm；所述Ni/Au 电极的厚度为30～50nm，所述Ni/Au电极与所述p-GaN衬底之间形成欧姆接触；所述n-Rh@ZnO单根微米线的长度为0.8～1.0cm。

单根Rh@ZnO微米线异质结紫外增强发光二极管的制备方法，包括以下步骤：

S01，对所述p-GaN衬底进行退火、清洗，保证其干净平整；

S02，在所述p-GaN衬底一侧制备所述Ni/Au电极；

S03，制备所述n-Rh@ZnO单根微米线；