[发明专利]一种无机柔性光电子器件结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无机柔性光电子器件结构及其制备方法，该无机柔性光电子器件结构从下至上依次为有机物下保护层、硅薄膜层、图形化金属掺杂薄膜层、石墨烯层、氮化镓微柱阵列、二氧化硅保护层、金属铝反射层、光固化有机材料、金属掺杂薄膜层、有机物上保护层。同时本发明提供了一种无机柔性光电子器件的制备方法，可以实现低成本高效率的制备本发明所提出的无机柔性光电子器件。本发明所提出的无机柔性光电子器件解决了绝大多数基于有机物的柔性光电子器件光电效率较低、工作寿命较短以及在紫外线照射下性能退化等问题，同时避免了无机刚性电子器件脆性大、不能折叠的缺陷，具有极大的应用价值。

技术领域

本发明属于柔性光电子器件技术领域，尤其涉及一种无机柔性光电子器件结构及其制备方法。

背景技术

柔性光电子器件是未来消费电子产品发展的一个极具前景的变革方向，运用柔性光电子器件设计制造的柔性显示屏可被嵌入到手机、电脑、手表、衣服、头盔等产品中，这些可穿戴电子产品相较于传统的产品具有可变型、可折叠的特性。因此，作为组成柔性产品中不可或缺的微型柔性光电子器件将具有潜在的商业影响和巨大的市场价值，而可穿戴电子设备将成为未来主流趋势。目前，市面上已有的电子设备，包括手机，平板电脑、薄膜太阳能电池等等，大部分光电子器件设备都是刚性的，具有面积大、质量偏重、不可折叠的特点，随着光电子信息产业的蓬勃发展，柔性光电子器件作为可穿戴电子设备重要组成器件将得到广泛发展，当前柔性光电子器件可分为两大类：有机柔性光电子器件和无机柔性光电子器件。

有机材料在柔性光电子器件产业中运用广泛，例如美国柯达公司发明了一款三明治结构有机电子发光器件。自此，有机光电子器件的发展进入了上升阶段，有机材料如光敏树脂等材料被广泛运用在电池、显示屏等柔性光电子器件的制造之中，而通过有机材料应用于柔性光电子器件中，柔性光电子器件的制造成本显著降低，性能上也提高不少。

尽管有机柔性光电子器件有上述所说的优势，但是有机材料不可避免的有寿命短、易老化、怕紫外线照射等的缺点，因此有机柔性光电子器件在使用之初性能优越，但随着使用时间的延长、光源的照射，有机柔性光电子器件制造的屏幕会出现偏色现象，性能和寿命降低幅度较大，不能满足未来需求。而无机物作为光电子器件有脆性大、易碎、质量较大的缺陷，同样不符合未来柔性电子的发展趋势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种无机柔性光电子器件结构及其制备方法，本发明方法可以实现低成本高效率地制备无机柔性光电子器件，该电子器件结构解决了绝大多数基于有机物的柔性光电子器件光电效率较低、工作寿命较短以及在紫外线照射下性能退化等问题，同时避免了无机刚性电子器件脆性大、难柔性化的缺陷，具有极大的应用价值。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：首先提供一种无机柔性光电子器件结构，包括自下而上的结构依次为：有机物下保护层、硅薄膜层、图形化金属掺杂薄膜层、石墨烯层、氮化镓微柱阵列、二氧化硅保护层、金属铝反射膜层、金属掺杂薄膜层、有机物上保护层。

按上述技术方案，每组氮化镓微柱阵列包括四个直径尺寸不同的氮化镓微柱，分别为氮化镓微柱一、氮化镓微柱二、氮化镓微柱三和氮化镓微柱四，所述氮化镓微柱从下到上包括n型重掺杂氮化镓层，n型掺杂氮化镓层，氮化铟镓量子阱发光层，p型掺杂氮化镓层，p型重掺杂氮化铟镓层。

按上述技术方案，所述氮化镓微柱阵列的间隙中设有光固化有机材料，所述氮化镓微柱一的底部直径为1～5微米，所述氮化镓微柱二的底部直径为5～10微米，所述氮化镓微柱三的底部直径为10～15微米，所述氮化镓微柱四的底部直径为15～20微米。

按上述技术方案，所述有机物下保护层厚度为50微米～500微米，材料为PDMS或PMMA(PDMS为聚二甲基硅氧烷，PMMA为聚甲基丙烯酸甲酯)；所述硅薄膜层厚度为10微米～50微米。