[发明专利]一种纳米硅薄膜电致发光显示单元

说明书

技术领域

本发明涉及纳米硅薄膜应用技术和电致发光显示技术领域，特指一种应用纳米硅薄膜材料电致发光原理以达到显示图像目的的装置，即一种发光显示器件的显示单元。

背景技术

有机发光显示技术是一种借助有机半导体功能材料将电能直接转化为光能的技术。采用这种技术生产的有机发光显示器(OLED)，具有低成本、超轻薄、响应速度快、低功耗、宽视角、低温性能优异、可实现柔软显示等优越性能，被认为是最有发展前景的显示技术之一。有机电致发光的应用主要是在手机面板、电视机、MP3、MP4、PDA、数码相机、车载显示器、娱乐器材等显示领域，被认为是真正实现壁挂式显示的高新技术产品。国际上研制有机电致发光显示器始于80年代末。据有关报道，国内2001年，清华大学有机光电子实验室成功研制出新一代显示屏——有机电致发光显示屏。同时，自20世纪80年代，纳米技术得到了迅猛发展。纳米硅亦应运而生。纳米硅薄膜是一种人工制备的薄膜半导体材料，它由细微晶粒和大量晶粒间界所构成，具有高迁移率、压阻系数大、室温电导率高、电导激活能低、光电性能好、电致发光、光吸收能力强以及具有量子点特征等新颖特性，国内以何宇亮教授为首的纳米科研小组对纳米硅的优异特性进行过较系统的报道。随着研究的逐渐深入，如何实现纳米硅的应用成为国内外日益关注的焦点。本发明利用纳米硅薄膜的电致发光特性，将其取代有机薄膜作为电致发光显示屏的发光材料，通过设计适宜的加工工艺，研制出纳米硅薄膜电致发光显示单元。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米硅薄膜发光单元及其制备方法，采用等离子体增强化学气相沉积方法(PECVD)制备氢化的纳米硅(nc-Si:H)薄膜。在玻璃衬底、柔性金属或聚酰亚胺膜衬底上制备纳米硅薄膜电致发光单元。利用射频溅射方法沉积Al作背电极和ITO薄膜上作透明电极。

一种纳米硅薄膜电致发光显示单元，从上至下由背电极层、N型层纳米硅薄膜、本征层纳米硅薄膜、P型层纳米硅薄膜和透明电极层组成，其中背电极层为Al电极，接正极，透明电极层为ITO薄膜，接负极。

上述的纳米硅薄膜电致发光显示单元，N型层纳米硅薄膜的膜厚为70～90nm，本征层纳米硅薄膜的膜厚为490～510nm，P型层纳米硅薄膜的膜厚为30～50nm。

上述的纳米硅薄膜电致发光显示单元，Al电极的厚度为300nm。

上述的发光显示单元的制备方法为：

采用玻璃衬底的发光显示单元的制备方法：

1、先在玻璃衬底上沉积ITO膜上电极；

2、利用PECVD方法制备纳米硅薄膜本征层，作为发光层；其中所用硅烷的稀释比([SiH₄]/[SiH₄+H₂])是5％；

3、利用PECVD方法和硼的掺杂制备P型纳米硅薄膜，硼烷与硅烷的体积流量比在1∶20～1∶5；所用硅烷的稀释比([SiH₄]/[SiH₄+H₂])是5％，硼烷的稀释比([B₂H₆]/[B₂H₆+H₂])是0.5％。

利用PECVD方法和磷的掺杂来制备N型纳米硅薄膜，磷烷与硅烷的流量比在体积1∶20～4∶25；其中所用硅烷的稀释比([SiH₄]/[SiH₄+H₂])是5％，磷烷的稀释比([PH₃]/[PH₃+H₂])是0.5％。

4、分别对P/I、I/N界面进行氢钝化处理；

5、溅射透明Al背电极，利用导电橡胶阵列压制技术使导电橡胶阵列与Al膜进行接触，并形成一定的压力。

上述制备方案中，步骤4中氢的钝化处理的具体工艺为：每层薄膜沉积结束后，通氢气15分钟，做钝化处理。

上述制备方案中，步骤5采用纯度为99.99％铝靶，利用射频溅射方法沉积Al膜，射频频率为13.56MHz，工作气体为氩气。

采用柔性金属或聚酰亚胺膜衬底的发光显示单元的制备方法：

1、先在柔性金属或聚酰亚胺膜衬底上溅射Al膜；

2、利用PECVD方法制备纳米硅薄膜本征层，作为发光显示层；其中所用硅烷的稀释比([SiH₄]/[SiH₄+H₂])是5％。