蚀刻穿该绝缘层，使其构成一个毫米尺寸的正方形窗口，尺寸大小可为1X1 mm、2X2 mm、3X3 mm等。或者，用刻蚀技术将p-1-n结构Ge量子点红外探测器刻蚀成毫米尺寸的正方形小台面，再借用掩膜板生长200 nm厚的Si02SSiNx绝缘层(保证在非台面区域生长了绝缘层，小台面上未生长绝缘层，进而为0LED的提供生长窗口)。
[0023]阳极欧姆接触层，采用磁控溅射方法在η型Si衬底背面常温下生长100 nm厚的A1，之后400 °0决速热退火处理1 min，即可实现较好的欧姆接触。
[0024]真空蒸镀的0LED结构请参阅附图4，包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层。其中，各层材料选取及参数如下:
空穴注入层采用CuPc材料，厚度为25 nm ;
空穴传输层采用NPB材料，厚度为45 nm ;
发光层可采用绿光荧光发射材料和磷光发射材料中的一种，厚度为30 nm，其中，绿光荧光发射材料采用Alq3:C545T，绿光磷光发射材料采用CBP:1rppy3 ;
电子传输层采用Alq3材料，厚度为30 nm ；
电子注入层采用LiF或LiF和C6。的复合材料结构，厚度为1 nm。
[0025]阴极层材料必须保证器件的可见光发射模式为顶部发射模式。阴极材料的生长是在生长0LED薄膜层的真空蒸镀腔体内完成，阴极层材料可为以下三种结构之一:(1)先生长5 nm厚的A1，再生长20 nm厚的Ag;(2)生长25 nm厚的Al;(3)先生长10 nm厚的Mg，再生长1 nm厚的Ago
[0026]该Ge/OLED光上转换器件能实现红外光到中心波长在~520 nm附近的绿光的转换，其红外响应光谱窄、转换效率较高。
[0027]实施例2:
采用Si基Ge薄膜作为晶体Ge材料。其中，Si (100)衬底为η型重掺杂，厚度为500μ m左右。Si基Ge薄膜，运用磁控溅射技术采用现已比较成熟的低温-高温两步法生长技术得到。其大致生长步骤为:(1)在溅射气压为1.5 Pa、溅射功率为50 W、生长温度为350°(:的条件下，在Si衬底上生长60 nm的低温Ge层；(2)工作气压不变，溅射功率为100 W,650 °C温度下生长1~2.5 μπι的高温Ge层。按照以上实验生长参数，得到的Si基Ge薄膜的二维表面形貌图，请参阅附图5(b)。
[0028]在Si基Ge薄膜上生长一层200 nm厚的Si02S SiN 缘层。并用刻蚀技术蚀刻穿该绝缘层，使其构成一个毫米尺寸的正方形窗口，尺寸大小可为1X1 mm,2X2 mm,3X3mm等。
[0029]阳极欧姆接触层，采用磁控溅射方法在Si基Ge薄膜的背面常温下生长100 nm厚的A1，之后400 °C进行快速热退火处理1 min，即可实现较好的欧姆接触。
[0030]真空蒸镀的0LED结构请参阅附图4，包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层。其中，各层材料选取及参数如下:
空穴注入层采用CuPc材料，厚度为25 nm ;
空穴传输层采用NPB材料，厚度为45 nm ;
发光层可采用绿光荧光发射材料和磷光发射材料中的一种，厚度为30 nm，其中，绿光荧光发射材料采用Alq3:C545T，绿光磷光发射材料采用CBP:1rppy3 ;
电子传输层采用Alq3材料，厚度为30 nm ；
电子注入层采用LiF或LiF和C6。的复合材料结构，厚度为1 nm。
[0031]阴极层必须保证器件为顶部光发射模式，同样可选用以下三种结构中的一种:(1)先生长5 nm厚的A1，再生长20 nm厚的Ag;(2)生长25 nm厚的Al;(3)先生长10 nm厚的Mg，再生长1 nm厚的Ag。阴极材料的生长在生长0LED薄膜层的真空蒸镀腔体内完成。
[0032]该Ge/OLED光上转换器件可实现1000~1900 nm范围的红外光到520 nm的绿光的转换，并有望实现无像素成像。
[0033]实施例3:
直接采用单晶Ge衬底作为晶体Ge材料。p型Ge材料比η型Ge材料更容易与金属形成欧姆接触其中，因此选用的单晶Ge衬底为p型掺杂，其二维表面形貌图，请参阅附图5(c)。
[0034]在p型Ge(OOl)衬底上生长一层200 nm厚的Si02S SiN 缘层。并用光刻或等离子刻蚀技术刻蚀穿该绝缘层，使其构成一个毫米尺寸的正方形窗口，尺寸大小可为1X 1mm、2X2 mm、3X3 mm 等。
[0035]阳极欧姆接触层，采用磁控溅射方法在Ge衬底的背面常温下生长100 nm厚的A1或15 nm厚的Ni，之后400 °C进行快速热退火处理1 min，即可实现较好的欧姆接触。
[0036]真空蒸镀的0LED结构请参阅附图4，包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层。其中，各层材料选取及参数如下:
空穴注入层采用CuPc材料，厚度为25 nm ;
空穴传输层采用NPB材料，厚度为45 nm ;
发光层可采用绿光荧光发射材料和磷光发射材料中的一种，厚度为30 nm，其中，绿光荧光发射材料采用Alq3:C545T，绿光磷光发射材料采用CBP:1rppy3 ;
电子传输层采用Alq3材料，厚度为30 nm ；
电子注入层采用LiF或LiF和C6。的复合材料结构，厚度为1 nm。
[0037]阴极层也必须保证器件为顶部光发射模式，同样可选用以下三种结构中的一种:Al (5 nm)/Ag(20 nm) ； (2)A1 (25 nm) ； (3) Mg(10 nm)/Ag(l nm)。阴极材料的生长在生长0LED薄膜层的真空蒸镀腔体内完成。
[0038]该Ge/OLED光上转换器件可实现1000~1900 nm波长范围的红外光到中心波长为520 nm的绿光的转换。
【主权项】
1.一种能实现近红外到可见光转换的光上转换器件，其特征在于从下到上依次包括:阳极层、晶体Ge材料、绝缘层、OLED薄膜层和阴极层。2.根据权利要求1所述的一种能实现近红外到可见光转换的光上转换器件，其特征在于所述的阳极层位于晶体Ge材料背面，采用金属A1或Ni材料。3.根据权利要求1所述的一种能实现近红外到可见光转换的光上转换器件，其特征在于所述的晶体Ge材料可为Si基Ge量子点、Si基Ge薄膜和单晶Ge衬底中的一种结构。4.根据权利要求1所述的一种能实现近红外到可见光转换的光上转换器件，其特征在于所述的绝缘层位于晶体Ge材料之上，选用厚度为200 nm的Si02S SiN x。5.根据权利要求1所述的一种能实现近红外到可见光转换的光上转换器件，其特征在于所述的OLED薄膜层是直接蒸镀于晶体Ge材料之上，从下到上的结构依次为有机空穴注入层、有机空穴传输层、有机发光层、有机电子传输层和有机电子注入层，其中: 有机空穴注入层可为CuPc、PTCDA、Mn03S V 205等过渡金属氧化物掺杂有机物材料中的一种材料； 有机空穴传输层可为NPB、TCTA和a -NPD中的一种材料； 有机发光层可根据所需发射可见光的波长范围来确定相应的光发射材料； 有机电子传输层可为Alq3、Bebq2、TPBi或BCP中的一种材料； 有机电子注入层可为LiF或LiF/C60复合材料中的一种材料。6.根据权利要求1所述的一种能实现近红外到可见光转换的光上转换器件，其特征在于所述的阴极层位于OLED薄膜层之上，可由A1 (25 nm)，A1:Ag(5:20 nm)或Mg:Ag(10:1nm)三种结构中的一种构成。7.一种能实现近红外到可见光转换的光上转换器件的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤: (1)在η型Si衬底上生长多层Ge量子点或Ge薄膜，或者直接清洗Ge衬底，得到晶体Ge材料； (2)在晶体Ge材料上生长一层200nm厚的Si02S SiN x绝缘层； (3)用标准光刻技术形成一个方形窗口图形，并用湿法刻蚀刻蚀穿该绝缘层得到毫米尺寸的方形窗口，如为1X1 mm, 2X2 mm, 3X3 mm等； (4)再对该具有方形窗口的晶体Ge材料进行脱胶和清洗，并在晶体Ge材料背面生长一层阳极金属材料，形成欧姆接触电极； (5)放入真空蒸镀设备腔体内进行OLED各层材料的生长； (6)蒸镀阴极金属材料。
【专利摘要】本发明公开了一种能实现近红外到可见光转换的光上转换器件及其制备方法。本发明的特征在于制备的光上转换器是一种在红外敏感的晶体Ge材料上集成有机发光二极管(OLED)而得到的Ge/OLED光上转换器件，其中，红外敏感的晶体Ge材料可以是Si基Ge量子点、Si基Ge薄膜或单晶Ge衬底；OLED薄膜层主要包括：一有机空穴注入层，一有机空穴传输层，一有机发光层，一有机电子传输层，一电子注入层。本发明所制备的Ge/OLED光上转换器件，利用晶体Ge材料的红外吸收性能和OLED的发可见光特性，在外偏压的作用下，可实现近红外到可见光的转换；并与Si基集成电路兼容，可大大降低红外成像的成本和复杂性。
【IPC分类】H01L51/52, H01L51/54, H01L51/56
【公开号】CN105261713
【申请号】CN201510735080
【发明人】杨宇, 邱峰, 李辉松, 王茺, 王荣飞, 杨杰, 张瑾
【申请人】云南大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月3日