技术摘要：
本发明公开了金银合金纳米棒诱导硅基红光发射增强异质结二极管及其制备方法，此红光发射二极管由4个部分组成：(a)蒸镀在p‑Si基底上的Ni/Au电极；(b)p‑Si基底；(c)覆盖在n‑ZnO:Ga微米线上的导电玻璃(ITO)；(d)旋涂金银合金纳米棒(AuAgNRs)的n‑ZnO:Ga微米线。本发明  全部
背景技术：
高纯硅是重要的半导体材料，其在太阳能电池、二极管、三极管、场效应管和集成 电路等领域得到了广泛的应用。由于硅元素在地壳中储量巨大，仅次于氧元素，因此，硅基 发光二极管具有极大的潜在应用价值。ZnO作为一种直接带隙半导体，在常温具有较高的激 子束缚能(60eV)，同时，CVD方法制备的ZnO微纳结构具有良好的结晶度和四边形或六边形 截面结构，这种天然的光学谐振腔使得ZnO微纳结构可用于制备微型发光器件。虽然许多研 究小组对n-ZnO/p-Si构筑的异质结发光二极管进行研究和改进，但由于Si为间接带隙半导 体，其表面也易形成一层绝缘的氧化物薄膜，使得所制备的发光二极管效率很低。在基础科 学和应用技术，尤其是微型发光器件的研究中，微纳发光器件的研制及其发光强度与发光 波长的调制成为研究热点之一。近年来，随着微纳米材料合成技术的发展，实现了金、银等 贵金属纳米结构的可控合成，贵金属纳米结构因其具有良好的等离激元光学效应，尤其是 局域场增强特性已被用于光电子、能源、生物医学等领域。其中，金银合金纳米棒(AuAgNRs) 不仅具有可调的光学特性，而且具有高的化学稳定性和热稳定性。本发明通过表面旋涂的 方式，构筑了AuAgNRs@n-ZnO:Ga/p-Si复合结构异质结二极管，实现了对Si基异质结发光二 极管发光强度的提高。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种硅基红光发射增强异质结二极管及其制备方法。将 AuAgNRs旋涂在结晶质量优异的n-ZnO:Ga微米线表面，以p-Si为基底构筑异质结发光二极 管。利用AuAgNRs等离激元共振，实现了Si基二极管红光发射的增强。由于大气和生物组织 的红光与红外窗口效应，该红光发射增强二极管可被应用于制作生物医学、探测等微型器 件的光源。 为实现上述目的，本发明所述硅基红光发射增强异质结二极管的制备方法，包括 以下步骤： (1)将p-Si基底退火，之后对其进行清洗，保持其平整干净； (2)在清洗过的p-Si基底上镀Ni/Au电极； (3)在n-ZnO:Ga微米线上旋涂制备好的AuAgNRs； (4)将ITO清洗，保持其平整干净； (5)将在步骤(3)中得到的AuAgNRs@n-ZnO:Ga复合结构微米线放置在步骤(2)中得 到的p-Si基底上，再将步骤(4)中清洗完毕的ITO覆盖在结构微米线上，即可构筑硅基红光 发射增强异质结二极管。 步骤(1)所述p-Si基底退火、清洗的方法：将p-Si基底置于高温管式炉中，保持Ar 3 CN 111613706 A 说　明　书 2/3 页 气气氛，以600℃～650℃退火，退火时间为20min。之后将p-Si基底从高温管式炉中取出，以 氮气枪使其迅速冷却。再将其放入三氯乙烯中，再放入超声清洗仪中清洗20min，清洗完成 后将其分别放入丙酮、乙醇、超纯水中以同样的方法清洗20分钟。最后，将清洗过的基底以 氮气枪吹干。其中，p-Si基底的尺寸为2cm*2cm。 步骤(2)所述p-Si基底Ni/Au电极的制备：用掩模板将p-Si基底覆盖住一部分，利 用电子束蒸镀仪，在裸露部分蒸镀上Ni/Au电极，电极的厚度为20～40nm。所得到的电极与 p-Si基底为欧姆接触，作为异质结的阳极。 步骤(3)所述在n-ZnO:Ga微米线上旋涂制AuAgNRs的制作：将合成的AuAgNRs以超 纯水离心清洗，取一根结晶质量完好的ZnO:Ga微米线，将清洗后的AuAgNRs滴在微米线上后 烘干。 步骤(4)所述清洗ITO的方法：将ITO置入玻璃烧杯中，分别以三氯乙烯、丙酮、乙醇 和超纯水清洗，之后以氮气枪吹干。 步骤(5)所述构筑红光发射增强异质结的方法：在光学显微镜下，将复合结构微米 线置于p-Si基底上，使微米线和基底充分接触，再将ITO置于微米线上。ITO为阴极，同时使 器件实现良好接触。Ni/Au电极和微米线、导电玻璃不接触。电子是从ITO传递到n-ZnO:Ga微 米线，空穴是从Ni/Au电极传递到p-Si基底，电子和空穴在n-ZnO:Ga微米线和p-Si基底接触 区域复合发光，形成异质结结构。 本发明的有益效果为：通过构筑AuAgNRs@n-ZnO:Ga/p-Si异质结结构，当施加正向 偏压时，出现了明显的红光增强现象。本发明通过等离激元共振的方式，极大的改善了Si基 发光二极管发光强度弱的问题。 附图说明 图1为本发明硅基红光发射增强异质结二极管的示意图，(a)蒸镀在p-Si基底上的 Ni/Au电极；(b)p-Si基底；(c)ITO导电玻璃；(d)AuAgNRs@n-ZnO:Ga复合结构微米线。 图2为本发明硅基红光发射增强异质结二极管的整流特性曲线。 图3为本发明n-ZnO:Ga/p-Si异质结(a)与AuAgNRs@n-ZnO:Ga/p-Si异质结(b)的发 光照片的对比。 图4为本发明n-ZnO:Ga/p-Si异质结与AuAgNRs@n-ZnO:Ga/p-Si异质结在同一电流 下发光光谱。