[发明专利]一种柔性光电子器件的制备方法

说明书

本发明公开一种柔性光电子器件的制备方法，该方法采用氧化锗作为牺牲层，通过在氧化锗层上沉积、图案化多种功能材料层，采用水作为腐蚀液剥离衬底，得到柔性光电子器件。该制备方法因氧化锗可承受高温、承受等离子体轰击，所以可以实现高质量光学薄膜在高温条件下，在等离子体轰击诱导条件下的沉积和退火优化，完成高性能柔性光电子器件的制备；且在整个柔性光电子器件制备过程中，氧化锗遇水即溶，水作为腐蚀液最大可能避免了薄膜材料的损伤，保证了器件的完整性；本发明的方法可扩展到多种类光学材料柔性光电子器件，可以广泛应用于集成光学器件、空间光学器件和电子元器件的制备。此外，该方法还可用于实现柔性多层波导集成器件。

技术领域

本发明涉及微纳光电子器件制备领域，具体涉及一种柔性光电子器件的制备方法。

背景技术

柔性光电子一般是指在柔性聚合物基板上制备的光电子器件，可以在不影响光学性能的前提下进行机械变形，进而改变了传统器件的刚性物理形态，极大的拓展了光电子器件应用空间，比如柔性成像、可穿戴光电子设备、短距离光互连以及智慧医疗等。柔性光电子器件的主体结构包括芯层和包层。聚合物由于其固有的机械柔性，长期以来是柔性光电子器件包层的首选材料，比如聚乙烯膜，环氧树脂膜，聚酰亚胺膜，纤维素膜，蚕丝膜。但是高分子材料一般很难承受高温(大于400℃)，而这种高温是获得高质量光学薄膜(如非晶硅，氮化硅，氧化物等材料)所必须的。同时高分子材料进入诸如等离子体增强化学的气相沉积，磁控溅射，等离子体刻蚀等物理沉积和刻蚀设备腔体进行薄膜沉积和刻蚀也不符合CMOS工业要求。目前制备柔性光电子器件主要采用的是基于腐蚀氧化硅牺牲层的转移法。但是现有的转移工艺过程中采用的腐蚀液(主要成分为氢氟酸)在腐蚀氧化硅的同时对于芯层材料也存在一定的腐蚀，导致光学性能的衰减，而且整个剥离转移的过程是采用多步刻蚀实现的，工艺复杂繁琐，阻碍了柔性光电子器件的发展。同样，采用聚乙烯醇(PVA)水溶性胶带做牺牲层虽然可以采用水做腐蚀剂来避免腐蚀液对芯层材料的腐蚀，但是PVA同样面临不耐高温的问题，导致无法实现需要高温退火的材料在PVA表面进行沉积，降低光学器件性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种柔性光电子器件的制备方法，采用耐高温水溶性的氧化锗作为牺牲层代替传统的牺牲层材料氧化硅、PVA等，进而通过剥离技术获得完整的柔性光电子器件。该方法不仅能够保证整个工艺对硅基芯层材料不产生腐蚀，而且还能将芯层材料拓展到其他新型材料，且工艺过程简便可控，获得的柔性器件可靠。

本发明的目的通过如下的技术方案来实现：

一种柔性光电子器件的制备方法，采用氧化锗作为牺牲层，通过在氧化锗层上沉积、图案化多种功能材料层，采用水作为腐蚀液剥离衬底，得到柔性光电子器件。

进一步地，该方法具体包括如下步骤：

(1)在硬质衬底上沉积一层氧化锗层；

(2)在氧化锗层上生长功能材料，形成功能材料层；当所述功能材料层不带有图案时，执行步骤(3)；当所述功能材料层本身带有图案时，直接执行步骤(5)；

(3)对所述功能材料层表面进行图案化；

(4)通过图形转移工艺将图形转移到所述功能材料层，得到带有图案的功能材料层；

(5)在所述功能材料层表面沉积黏附层，在所述黏附层的表面沉积支撑层；

(6)将所述步骤(5)得到的样品浸泡在水中，所述氧化锗在水中溶解，从而使硬质衬底剥离，得到柔性光电子器件。

进一步地，为了达到更容易进行剥离目的，所述氧化锗层的厚度为100-1000nm。