本技術(shù)涉及硅基片上光源，尤其涉及一種高電光耦合效率的硅基片上量子點(diǎn)發(fā)光器件。

背景技術(shù)：

1、隨著光子集成技術(shù)的發(fā)展，如何實(shí)現(xiàn)有效的光源已成為突破技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵。作為硅光子芯片的核心部件，光源可分為片上光源和片外光源，片上光源避免了片外耦合損耗，實(shí)現(xiàn)了高密度集成，在能效方面表現(xiàn)更好。然而，由于硅是間接半導(dǎo)體，自身發(fā)光效率低，難以直接利用硅材料制備片上光源，因此直接在硅片上高效發(fā)光是突破硅片上光源瓶頸的關(guān)鍵。量子點(diǎn)發(fā)光二極管(qled)器件通過(guò)電驅(qū)動(dòng)發(fā)光，可滿(mǎn)足超薄、可柔性、高色域、高對(duì)比度的應(yīng)用需求。然而，現(xiàn)有的qled通常是從透明玻璃襯底出光，平均耦合效率較低，根據(jù)已報(bào)導(dǎo)的相關(guān)數(shù)據(jù)，器件的平均耦合效率最高只能達(dá)到0.8％，qled的輸出功率只能達(dá)到2nw左右。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)上述背景技術(shù)提出的至少一個(gè)缺陷，提供一種高電光耦合效率的硅基片上量子點(diǎn)發(fā)光器件。

2、本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種高電光耦合效率的硅基片上量子點(diǎn)發(fā)光器件，其包括硅基片、第一透明絕緣層、氮化硅波導(dǎo)層、第一電極層、空穴傳輸層、量子點(diǎn)層、電子傳輸層、第二電極層、第二透明絕緣層；

3、所述硅基片、第一透明絕緣層、氮化硅波導(dǎo)層、第一電極層、空穴傳輸層、量子點(diǎn)層、電子傳輸層、第二電極層依次相接；所述第二透明絕緣層與所述第一透明絕緣層相接，并且將所述氮化硅波導(dǎo)層、第一電極層、空穴傳輸層、量子點(diǎn)層和電子傳輸層包圍；

4、所述第二透明絕緣層上設(shè)有至少一個(gè)第一凹槽，所述第一電極層的部分通過(guò)所述第一凹槽暴露出來(lái)；

5、其中，所述第一電極層的厚度為100～200nm；所述第二電極層的厚度為100～200nm；所述空穴傳輸層的厚度為40～100nm；所述電子傳輸層的厚度為20～80nm，所述量子點(diǎn)層的厚度為10～30nm。

6、優(yōu)選地，所述氮化硅波導(dǎo)層的橫截面面積小于所述第一透明絕緣層的橫截面面積。

7、優(yōu)選地，所述第一電極層的橫截面面積小于所述氮化硅波導(dǎo)層的橫截面面積。

8、優(yōu)選地，所述空穴傳輸層、量子點(diǎn)層、電子傳輸層和第二電極層的橫截面面積相等，且所述空穴傳輸層的橫截面面積小于所述第一電極層的橫截面面積。

9、優(yōu)選地，所述第一電極層的長(zhǎng)軸與所述氮化硅波導(dǎo)層的長(zhǎng)軸相垂直。

10、優(yōu)選地，所述第一電極層的厚度為100nm。

11、優(yōu)選地，所述第二電極層的厚度為100nm。

12、優(yōu)選地，所述空穴傳輸層包括第一傳輸層和第二傳輸層，所述第一傳輸層與所述第一電極層相接，所述第二傳輸層與所述量子點(diǎn)層相接，所述第一傳輸層的厚度為90nm，所述第二傳輸層的厚度為30nm。

13、優(yōu)選地，所述電子傳輸層的厚度為50nm。

14、優(yōu)選地，所述量子點(diǎn)層的厚度為20nm。

15、本實(shí)用新型至少具有以下有益效果：本實(shí)用新型的高電光耦合效率的硅基片上量子點(diǎn)發(fā)光器件，將第一電極層、空穴傳輸層和電子傳輸層、第二電極層分別設(shè)置在量子點(diǎn)層的兩側(cè)，將量子點(diǎn)層處產(chǎn)生的光源與氮化硅波導(dǎo)層進(jìn)行耦合，并且對(duì)器件各層的厚度進(jìn)行優(yōu)化，能夠使更多的光能量進(jìn)入氮化硅波導(dǎo)層，增大出光率，從而實(shí)現(xiàn)高效的硅基片上光源。

技術(shù)特征：

1.一種高電光耦合效率的硅基片上量子點(diǎn)發(fā)光器件，其特征在于，包括硅基片(1)、第一透明絕緣層(61)、氮化硅波導(dǎo)層(2)、第一電極層(31)、空穴傳輸層(41)、量子點(diǎn)層(5)、電子傳輸層(42)、第二電極層(32)、第二透明絕緣層(62)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電光耦合效率的硅基片上量子點(diǎn)發(fā)光器件，其特征在于，所述氮化硅波導(dǎo)層(2)的橫截面面積小于所述第一透明絕緣層的橫截面面積。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電光耦合效率的硅基片上量子點(diǎn)發(fā)光器件，其特征在于，所述第一電極層(31)的橫截面面積小于所述氮化硅波導(dǎo)層(2)的橫截面面積。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電光耦合效率的硅基片上量子點(diǎn)發(fā)光器件，其特征在于，所述空穴傳輸層(41)、量子點(diǎn)層(5)、電子傳輸層(42)和第二電極層(32)的橫截面面積相等，且所述空穴傳輸層(41)的橫截面面積小于所述第一電極層(31)的橫截面面積。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電光耦合效率的硅基片上量子點(diǎn)發(fā)光器件，其特征在于，所述第一電極層(31)的長(zhǎng)軸與所述氮化硅波導(dǎo)層(2)的長(zhǎng)軸相垂直。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電光耦合效率的硅基片上量子點(diǎn)發(fā)光器件，其特征在于，所述第一電極層(31)的厚度為100nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電光耦合效率的硅基片上量子點(diǎn)發(fā)光器件，其特征在于，所述第二電極層(32)的厚度為100nm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電光耦合效率的硅基片上量子點(diǎn)發(fā)光器件，其特征在于，所述空穴傳輸層(41)包括第一傳輸層(411)和第二傳輸層(412)，所述第一傳輸層(411)與所述第一電極層(31)相接，所述第二傳輸層(412)與所述量子點(diǎn)層(5)相接，所述第一傳輸層(411)的厚度為90nm，所述第二傳輸層(412)的厚度為30nm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電光耦合效率的硅基片上量子點(diǎn)發(fā)光器件，其特征在于，所述電子傳輸層(42)的厚度為50nm。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電光耦合效率的硅基片上量子點(diǎn)發(fā)光器件，其特征在于，所述量子點(diǎn)層(5)的厚度為20nm。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開(kāi)了一種高電光耦合效率的硅基片上量子點(diǎn)發(fā)光器件，該器件包括依次相接的硅基片、第一透明絕緣層、氮化硅波導(dǎo)層、第一電極層、空穴傳輸層、量子點(diǎn)層、電子傳輸層、第二電極層；第二透明絕緣層將氮化硅波導(dǎo)層、第一電極層、空穴傳輸層、量子點(diǎn)層和電子傳輸層包圍；第一電極層的部分通過(guò)第二透明絕緣層上的第一凹槽暴露出來(lái)；第一電極層的厚度為100～200nm；第二電極層的厚度為100～200nm；空穴傳輸層的厚度為40～100nm；電子傳輸層的厚度為20～80nm，量子點(diǎn)層的厚度為10～30nm。將第一電極層、空穴傳輸層和電子傳輸層、第二電極層分別設(shè)置在量子點(diǎn)層的兩側(cè)，并優(yōu)化器件各層的厚度，能夠使更多的光能量進(jìn)入氮化硅波導(dǎo)層，增大出光率，從而實(shí)現(xiàn)高效的硅基片上光源。

技術(shù)研發(fā)人員：吳丹,譚婕瑜,張赫純,衣云驥,諸葛明華,柏青,鄭銳濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240515
技術(shù)公布日：2025/1/9