一种薄膜发光二极管及其制造方法

摘要

本发明公开了一种薄膜发光二极管及其制造方法，属于半导体技术领域。薄膜发光二极管包括柔性衬底、第一SnS2层、第二SnS2层、发光层、N型电极和P型电极，第一SnS2层、第二SnS2层和发光层均位于柔性衬底上，且第一SnS2层、第二SnS2层和发光层位于同一水平面内，第一SnS2层为不掺杂的SnS2层，第二SnS2层为掺Co的SnS2层，发光层位于第一SnS2层和第二SnS2层之间，发光层为有机大分子聚合物，第一SnS2层上形成有N型电极，第二SnS2层上形成有P型电极。该薄膜发光二极管可弯曲、折叠，适用于多种电子产品。

权利要求

1.一种薄膜发光二极管，其特征在于，所述薄膜发光二极管包括柔性衬底、第一SnS2层、第二SnS2层、发光层、N型电极和P型电极，所述第一SnS2层、所述第二SnS2层和所述发光层均位于所述柔性衬底上，且所述第一SnS2层、所述第二SnS2层和所述发光层位于同一水平面内，所述第一SnS2层为不掺杂的SnS2层，所述第二SnS2层为掺Co的SnS2层，所述发光层位于所述第一SnS2层和所述第二SnS2层之间，所述发光层为有机大分子聚合物，所述第一SnS2层上形成有所述N型电极，所述第二SnS2层上形成有所述P型电极；

所述柔性衬底为聚二甲基硅氧烷薄膜，所述第一SnS2层、所述第二SnS2层和所述发光层均通过范德华力附着在所述柔性衬底上。

2.根据权利要求1所述的薄膜发光二极管，其特征在于，所述发光层为八羟基喹啉铝、蓝光发光化合物或者红荧烯。

3.根据权利要求1所述的薄膜发光二极管，其特征在于，所述第一SnS2层为方形，所述第一SnS2层的长度为40～80um，宽度为20～40um，厚度为0.1～20nm。

4.根据权利要求1所述的薄膜发光二极管，其特征在于，所述第二SnS2层为方形，所述第二SnS2层的长度为40～80um，宽度为20～40um，厚度为0.1～20nm。

5.一种薄膜发光二极管的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：提供一基底；

在所述基底上形成柔性衬底，所述柔性衬底为聚二甲基硅氧烷薄膜；

在所述柔性衬底上生长第一SnS2层、第二SnS2层和发光层，所述第一SnS2层、所述第二SnS2层和所述发光层位于同一水平面内，所述第一SnS2层为不掺杂的SnS2层，所述第二SnS2层为掺Co的SnS2层，所述发光层位于所述第一SnS2层和所述第二SnS2层之间，所述发光层为有机大分子聚合物；

去除所述基底；

在所述第一SnS2层上形成N型电极；

在所述第二SnS2层上形成P型电极；

所述第一SnS2层、所述第二SnS2层和所述发光层均通过范德华力附着在所述柔性衬底上。

6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述在所述基底上形成柔性衬底，包括：采用旋涂法在所述基底表面制备聚二甲基硅氧烷薄膜，以形成所述柔性衬底。

7.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述在所述柔性衬底上生长第一SnS2层，包括：以硫粉和草酸锡为原料，氩气为载气，在所述柔性衬底上生长第一SnS2层，生长温度为

450～600℃，生长时间为10～15min。

8.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述在所述柔性衬底上生长第二SnS2层，包括：以硫粉和草酸锡为原料，氩气为载气，在所述柔性衬底上生长一层本征SnS2层，生长温度为450～600℃，生长时间为10～15min；

采用光刻胶将除所述本征SnS2层的部分遮挡，使所述本征SnS2层裸露，并将所述本征SnS2层置入溶解在丙酮溶剂内的八羰基二钴内，反应温度为40～50℃，反应时间为20～

30min；

将反应后的SnS2层取出，分别采用丙酮、乙醇溶液清洗后制得掺Co的SnS2层，得到所述第二SnS2层。

9.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述在所述柔性衬底上生长发光层，包括：在所述柔性衬底上旋涂有机大分子聚合物，形成所述发光层。

说明书

一种薄膜发光二极管及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种薄膜发光二极管及其制造方法。

背景技术

[0002] LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种能发光的半导体电子元件。作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，正在被迅速广泛地得到应用，如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等。

[0003] 外延片是LED中的主要构成部分，现有的氮化镓基LED外延片包括衬底和依次层叠在衬底上的GaN缓冲层、未掺杂的GaN层、N型层、有源层、电子阻挡层和P型层。当有电流通过时，N型层的电子和P型层的空穴进入有源层复合，发出需要波段的可见光。

[0004] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

[0005] 现有的氮化镓基LED为立体结构，不可弯曲、折叠，抑制了氮化镓基 LED的进一步应用。

发明内容

[0006] 本发明实施例提供了一种薄膜发光二极管及其制造方法，可以弯曲、折叠。所述技术方案如下：

[0007] 一方面，本发明实施例提供了一种薄膜发光二极管，所述薄膜发光二极管包括柔性衬底、第一SnS2层、第二SnS2层、发光层、N型电极和P型电极，所述第一SnS2层、所述第二SnS2层和所述发光层均位于所述柔性衬底上，且所述第一SnS2层、所述第二SnS2层和所述发光层位于同一水平面内，所述第一SnS2层为不掺杂的SnS2层，所述第二SnS2层为掺Co的SnS2层，所述发光层位于所述第一SnS2层和所述第二SnS2层之间，所述发光层为有机大分子聚合物，所述第一SnS2层上形成有所述N型电极，所述第二SnS2层上形成有所述P型电极。

[0008] 进一步地，所述发光层为八羟基喹啉铝、蓝光发光化合物、红荧烯或者稀土络合物。

[0009] 进一步地，所述柔性衬底为聚二甲基硅氧烷薄膜。

[0010] 进一步地，所述第一SnS2层为方形，所述第一SnS2层的长度为 40～80um，宽度为20～40um，厚度为0.1～20nm。

[0011] 进一步地，所述第二SnS2层为方形，所述第二SnS2层的长度为 40～80um，宽度为20～40um，厚度为0.1～20nm。

[0012] 另一方面，本发明实施例提供了一种薄膜发光二极管的制造方法，所述制造方法包括：

[0013] 提供一基底；

[0014] 在所述基底上形成柔性衬底；

[0015] 在所述柔性衬底上生长第一SnS2层、第二SnS2层和发光层，所述第一 SnS2层、所述第二SnS2层和所述发光层位于同一水平面内，所述第一SnS2层为不掺杂的SnS2层，所述第二SnS2层为掺Co的SnS2层，所述发光层位于所述第一SnS2层和所述第二SnS2层之间，所述发光层为有机大分子聚合物；

[0016] 去除所述基底；

[0017] 在所述第一SnS2层上形成N型电极；

[0018] 在所述第二SnS2层上形成P型电极。

[0019] 进一步地，所述在所述基底上形成柔性衬底，包括：

[0020] 采用旋涂法在所述基底表面制备聚二甲基硅氧烷薄膜，以形成所述柔性衬底。

[0021] 进一步地，所述在所述柔性衬底上生长第一SnS2层，包括：

[0022] 以硫粉和草酸锡为原料，氩气为载气，在所述柔性衬底上生长第一SnS2层，生长温度为450～600℃，生长时间为10～15min。

[0023] 进一步地，所述在所述柔性衬底上生长第二SnS2层，包括：

[0024] 以硫粉和草酸锡为原料，氩气为载气，在所述柔性衬底上生长一层本征 SnS2层，生长温度为450～600℃，生长时间为10～15min；

[0025] 采用光刻胶将除所述本征SnS2层的部分遮挡，使所述本征SnS2层裸露，并将所述本征SnS2层置入溶解在丙酮溶剂内的八羰基二钴内，反应温度为 40～50℃，反应时间为20～-30min；

[0026] 将反应后的SnS2层取出，分别采用丙酮、乙醇溶液清洗后制得掺Co的 SnS2层，得到所述第二SnS2层。

[0027] 进一步地，所述在所述柔性衬底上生长发光层，包括：

[0028] 在所述柔性衬底上旋涂有机大分子聚合物，形成所述发光层。

[0029] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

[0030] 本发明提供的薄膜发光二极管中的第一SnS2层为不掺杂的SnS2层，SnS2为N型半导体材料，第二SnS2层为掺Co的SnS2层，由于Co呈+2价，Sn呈 +4价，Co掺入SnS2层后，可以使得SnS2层呈P型，则第一SnS2层和第二 SnS2层可以形成PN结，发光层位于第一SnS2层和第二SnS2层之间，且发光层为机大分子聚合物，通电后，N型层提供电子，P型层提供空穴，电子和空穴可以在发光层复合发光。由于本发明提供的薄膜发光二极管的PN结在同一水平面上，且位于柔性衬底上，因此可以弯曲、折叠，适用于多种电子产品。

附图说明

[0031] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0032] 图1是本发明实施例提供的一种薄膜发光二极管的结构示意图；

[0033] 图2是本发明实施例提供的一种薄膜发光二极管的制造方法的方法流程图。

具体实施方式

[0034] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

[0035] 实施例一

[0036] 本发明实施例提供了一种薄膜发光二极管，图1是本发明实施例提供的一种薄膜发光二极管的结构示意图，如图1所示，薄膜发光二极管包括柔性衬底 1、第一SnS2层21、第二SnS2层22、发光层3、N型电极4和P型电极5，第一SnS2层21、第二SnS2层22和发光层3均位于柔性衬底1上，且第一SnS2层21、第二SnS2层22和发光层3位于同一水平面内。第一SnS2层21为不掺杂的SnS2层，第二SnS2层22为掺Co的SnS2层，发光层3位于第一SnS2层 21和第二SnS2层22之间，发光层3为有机大分子聚合物，第一SnS2层21上形成有N型电极4，第二SnS2层22上形成有P型电极5。

[0037] 本发明提供的薄膜发光二极管中的第一SnS2层为不掺杂的SnS2层，SnS2为N型半导体材料，第二SnS2层为掺Co的SnS2层，由于Co呈+2价，Sn呈 +4价，Co掺入SnS2层后，可以使得SnS2层呈P型，则第一SnS2层和第二 SnS2层可以形成PN结，发光层位于第一SnS2层和第二SnS2层之间，且发光层为机大分子聚合物，通电后，N型层提供电子，P型层提供空穴，电子和空穴可以在发光层复合发光。由于本发明提供的薄膜发光二极管的PN结在同一水平面上，且位于柔性衬底上，因此可以弯曲、折叠，适用于多种电子产品。

[0038] 可选地，发光层3可以为八羟基喹啉铝、蓝光发光化合物、红荧烯或者稀土络合物。

[0039] 具体地，当发光层3为八羟基喹啉铝时，电子和空穴在发光层3复合发出绿光。当发光层3为蓝光发光化合物时，电子和空穴在发光层3复合发出蓝光。当发光层3为红荧烯时，电子和空穴在发光层3复合发出红光。

[0040] 在本发明的一种实现方式中，柔性衬底1可以为聚二甲基硅氧烷薄膜。

[0041] 在本发明的另一种实现方式中，柔性衬底1还可以为塑料薄膜。

[0042] 进一步地，第一SnS2层21为方形，第一SnS2层21的长度为40～80um，宽度为20～40um，厚度为0.1～20nm。若第一SnS2层21的尺寸过大会影响发光效率，若第一SnS2层21的尺寸过小，薄膜发光二极管的发光效果不明显。

[0043] 其中，第一SnS2层21的长度和宽度分别为在平行于柔性衬底1的方向上，第一SnS2层的两条边的长度，第一SnS2层21的厚度为在垂直于柔性衬底 1的方向上，第一SnS2层21的远离柔性衬底1的一面至第一SnS2层21的靠近柔性衬底1一面之间距离。

[0044] 进一步地，第二SnS2层22为方形，第二SnS2层22的长度为40～80um，宽度为20～40um，厚度为0.1～20nm。若第二SnS2层22的尺寸过大会影响发光效率，若第二SnS2层22的尺寸过小，薄膜发光二极管的发光效果不明显。

[0045] 其中，第二SnS2层22的长度和宽度分别为在平行于柔性衬底1的方向上，第一SnS2层的两条边的长度，第二SnS2层22的厚度为在垂直于柔性衬底 1的方向上，第二SnS2层22的远离柔性衬底1的一面至第二SnS2层22的靠近柔性衬底1的一面之间的距离。

[0046] 优选地，第一SnS2层21的长度为55um，宽度为30um，厚度为0.5nm，第二SnS2层22的长度为55um，宽度为30um，厚度为0.5nm，此时薄膜发光二极管的发光效率最优好。

[0047] 优选地，第一SnS2层21和第二SnS2层22的形状和大小相同，以便于实际生长。

[0048] 需要说明的是，在本实施例中，第一SnS2层21、第二SnS2层22和发光层3均通过范德华力附着在柔性衬底1上。

[0049] 实施例二

[0050] 本发明实施例提供了一种薄膜发光二极管的制造方法，用于制造实施例一提供的薄膜发光二极管，图2是本发明实施例提供的一种薄膜发光二极管的制造方法的制造方法的方法流程图，如图2所示，该制造方法包括：

[0051] 步骤201、提供一基底。

[0052] 在本实施例中，基底可以为镍金属。

[0053] 步骤201还包括：

[0054] 将基底置入Ar气氛MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉淀)设备中。

[0055] 步骤202、在基底上形成柔性衬底。

[0056] 具体地，该步骤202包括：

[0057] 采用旋涂法在基底表面制备聚二甲基硅氧烷薄膜，以形成柔性衬底。

[0058] 在本发明的一些实施例中，也可以直接采用塑料薄膜作为柔性衬底。

[0059] 步骤203、在柔性衬底上生长第一SnS2层。

[0060] 其中，第一SnS2层为不掺杂的SnS2层。不掺杂的SnS2层为N型半导体材料，可以提供电子。

[0061] 具体地，步骤203包括：

[0062] 以硫粉和草酸锡为原料，氩气为载气，在柔性衬底上生长第一SnS2层，生长温度为450～600℃，生长时间为10～15min。

[0063] 在本实施例中，第一SnS2层为方形，第一SnS2层的长度为40～80um，宽度为20～40um，厚度为0.1～20nm。

[0064] 优选地，第一SnS2层的长度为55um，宽度为30um，厚度为0.5nm。

[0065] 步骤204、在柔性衬底上生长第二SnS2层。

[0066] 其中，第二SnS2层为掺Co的SnS2层。掺Co的SnS2层为P型半导体材料，可以提供空穴。

[0067] 具体地，步骤204包括：

[0068] 以硫粉和草酸锡为原料，氩气为载气，在柔性衬底上生长一层本征SnS2层，生长温度为450～600℃，生长时间为10～15min；

[0069] 采用光刻胶将除本征SnS2层的部分遮挡，使本征SnS2层裸露，并将本征 SnS2层置入溶解在丙酮溶剂内的八羰基二钴内，反应温度为40～50℃，反应时间为20～30min；

[0070] 将反应后的SnS2层取出，分别采用丙酮、乙醇溶液清洗后制得掺Co的 SnS2层，得到第二SnS2层。

[0071] 在本实施例中，第二SnS2层为方形，第二SnS2层的长度为40～80um，宽度为20～40um，厚度为0.1～20nm。

[0072] 优选地，第二SnS2层的长度为55um，宽度为30um，厚度为0.5nm。

[0073] 步骤205、在柔性衬底上生长发光层。

[0074] 具体地，步骤205包括：

[0075] 在柔性衬底上旋涂有机大分子聚合物，形成发光层，电子和空穴可以在发光层复合发光。

[0076] 其中，发光层可以为八羟基喹啉铝、蓝光发光化合物、红荧烯或者稀土络合物。

[0077] 具体地，当发光层为八羟基喹啉铝时，电子和空穴在发光层复合发出绿光。当发光层为蓝光发光化合物时，电子和空穴在发光层复合发出蓝光。当发光层为红荧烯时，电子和空穴在发光层复合发出红光。

[0078] 步骤206、去除基底。

[0079] 在本实施例中，可以将镍金属的基底放置于氯化铁溶液中去除。

[0080] 步骤207、在第一SnS2层上形成N型电极。

[0081] 具体地，采用真空金属蒸镀法在第一SnS2层上蒸镀一层Al，得到N型电极。

[0082] 步骤208、在第二SnS2层上形成P型电极。

[0083] 同样地，采用真空金属蒸镀法在第二SnS2层上蒸镀一层Al，得到P型电极。

[0084] 需要说明的是，在本实施例中，步骤203和步骤204可以同时进行，也可以先执行步骤203、后执行步骤204，或者先执行步骤204，后执行步骤203。步骤207和步骤208，可以同时进行，也可以先执行步骤207、后执行步骤 208，或者先执行步骤208，后执行步骤207。

[0085] 本发明提供的薄膜发光二极管中的第一SnS2层为不掺杂的SnS2层，SnS2为N型半导体材料，第二SnS2层为掺Co的SnS2层，由于Co呈+2价，Sn呈+4价，Co掺入SnS2层后，可以使得SnS2层呈P型，则第一SnS2层和第二 SnS2层可以形成PN结，发光层位于第一SnS2层和第二SnS2层之间，且发光层为机大分子聚合物，通电后，N型层提供电子，P型层提供空穴，电子和空穴可以在发光层复合发光。由于本发明提供的薄膜发光二极管的PN结在同一水平面上，且位于柔性衬底上，因此可以弯曲、折叠，适用于多种电子产品。

[0086] 以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。