可精准控制二维材料发光强度和峰位的发光器件的制作方法

本发明属于发光器件制备技术领域，涉及一种可精准控制二维材料发光强度和峰位的发光器件。

背景技术：

石墨烯的发现使得二维材料在全球范围内引发了一场研究热潮。至今为止，已经有几十种二维材料被人们所发现并进行深度研究，二维材料的多功能性使得其在信息、能源、生物等领域发挥着非常大的作用。如中国专利201510320484.2公开了一种柔性二维材料发光器件，该发光器件从下到上依次包括柔性衬底层、第一金属层、介质层、二维半导体材料层，以及设置在介质层上并位于二维半导体材料层两端的第二金属层，介质层作为栅极，第二金属层两端分别作为源极和漏极，从而构成mos结构。上述专利的发光器件虽然具有较好的光电响应速度，但是在发光强度和峰位上的可调控性较弱。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可精准控制二维材料发光强度和峰位的发光器件及其制备。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可精准控制二维材料发光强度和峰位的发光器件，包括衬底、生长在衬底上的二氧化硅介质层，以及生长在二氧化硅介质层且相互隔离的三块硅薄膜，所述三块硅薄膜中的其中两块上分别生长一个金属电极，另一块与生长有金属电极的一块硅薄膜之间设置有一层二维材料。

进一步的，所述衬底为硅衬底，其厚度为500μm。

进一步的，所述二氧化硅介质层的厚度为10-200nm。

进一步的，所述金属电极的材料为金、银、铬、铝或钛，其厚度为10-200nm。

进一步的，所述二维材料为单层二碲化钼，厚度不超过2nm。

进一步的，所述硅薄膜的厚度为10-100nm。

进一步的，生长有金属电极的两片硅薄膜之间的间距为1-10μm。

本发明的二维材料采用二碲化钼，当其受到机械应力发生形变时，二碲化钼会产生形变禁带宽度变窄，从而导致其发光强度和峰位发生变化。想要精准控制二碲化钼的机械应力非常困难，本发明采用静电吸引的方式改变二维材料下方硅薄膜的间距来实现精准控制二维材料所受的应力大小，并使其发生相应形变引起禁带宽度相应变化，从而导致发光强度和峰位也随之进行精准的调整，根据不同的发光强度和峰位可以得到不同的优质光源。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明中采用电压影响感应电荷的数量，从而改变硅薄膜电极之间的静电力使得二碲化钼发生形变，响应快精确度高。

(2)本发明中可以对多种二维材料进行发光强度和峰位的变化，不限于二碲化钼，也可以使用其他二维材料，可以得到丰富的优质光源。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；

图中标记说明：

1-衬底，2-二氧化硅介质层，31-硅薄膜a，32-硅薄膜b，33-硅薄膜c，4-金属电极a，5-金属电极b，6-二维材料。

具体实施方式

下文结合特定实例说明的实施方式，此处的实施例及各种特征和有关细节将参考附图中图示以及以下描述中详述的非限制性实施例而进行更完整的解释。省略众所周知的部件和处理技术的描述，以免不必要的使此处的实施例难以理解。在制作所述结构时，可以使用半导体工艺中众所周知的传统工艺。此处使用的示例仅仅是为了帮助理解此处的实施例可以被实施的方式，以及进一步使得本领域技术人员能够实施此处的实施例。因而，不应将此处的示例理解为限制此处的实施例的范围。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例1

一种可精准控制二维材料6发光强度和峰位的器件的制备方法，具体为：

首先，采用硅作为衬底1，并清洗衬底1。

在衬底1上淀积一层二氧化硅介质层2，二氧化硅介质层2厚度为70nm。

之后，在二氧化硅介质层2表面生长一层硅薄膜，通过干法刻蚀的方法将硅薄膜分为互相分离的三部分，分别为硅薄膜a31、硅薄膜b32和硅薄膜c33，接着在硅薄膜b32和硅薄膜c33上通过转移的方法覆盖一层二维材料6，二维材料6为单层二碲化钼，厚度为1nm，可采用机械剥离法制备该层。

再分别在硅薄膜a31和硅薄膜b32上由电子束蒸发淀积一层100nm厚的金属铬膜，然后通过剥离工艺制成金属形成两个电极层，分别对应为金属电极a4和金属电极b5。

实施例2：一种精确控制二维材料6发光强度和峰位的制备方法

首先，采用硅制成衬底1，并清洗衬底1。

衬底1上淀积一层二氧化硅介质层2，以增加二维相变材料和衬底1之间的粘附性。二氧化硅介质层2厚度为80nm。

之后，在二氧化硅介质层2表面生长一层硅薄膜，通过无水氢氟酸直接腐蚀法将硅薄膜分为互相分离的三部分，分别为硅薄膜a31、硅薄膜b32和硅薄膜c33，接着在硅薄膜b32和硅薄膜c33上通过转移的方法覆盖一层二维材料6，二维材料6为单层二碲化钼，厚度为1nm，可采用机械剥离法制备该层。

再分别在硅薄膜a31和硅薄膜b32上由电子束蒸发淀积一层50nm厚的金属铬膜，然后通过剥离工艺制成金属形成两个电极层，分别对应为金属电极a4和金属电极b5。

上述实施例中制作完成的发光器件的结构可参见图1和图2所示。

实施例3

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中：

衬底1的厚度为500μm，二氧化硅介质层2的厚度为10nm，金属电极的厚度为10nm，二维材料6为单层二碲化钼，厚度为1.5nm。

实施例4

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中：

衬底1的厚度为500μm，二氧化硅介质层2的厚度为200nm，金属电极的厚度为200nm，二维材料6为单层二碲化钼，厚度为1nm。

实施例5-8

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中：金属电极的材料分别替换为金、银、铝、钛。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种可精准控制二维材料发光强度和峰位的发光器件，包括衬底、生长在衬底上的二氧化硅介质层，以及生长在二氧化硅介质层且相互隔离的三块硅薄膜区域，所述三块硅薄膜中的其中两块上分别生长一个金属电极，另一块与其中一块生长有金属电极的硅薄膜区域之间设置有一层二维材料。与现有技术相比，本发明制备得到的的器件制作方法简便、易于操作，能够精确控制二维材料发光强度和峰位，可以提供有利的光源，具有广泛的应用前景。

技术研发人员：汤乃云;杨正茂
受保护的技术使用者：上海电力学院
技术研发日：2019.01.30
技术公布日：2019.04.30