硅基高效率電致發(fā)光和電泵激光材料基礎(chǔ)研究項(xiàng)目摘要

信息科技發(fā)展要求以比現(xiàn)在遠(yuǎn)為更高的速度處理遠(yuǎn)為更大容量的信息，光子代替電子作為信息載體和微電子與微光子相結(jié)合是必然趨勢(shì)。硅是微電子學(xué)的理想材料，如果硅基高效率電致發(fā)光和電泵激光問(wèn)題得以解決，則硅也是微光電子學(xué)的理想材料。本項(xiàng)目擬深入研究三種硅基電致發(fā)光和電泵激光材料體系中一些關(guān)鍵性問(wèn)題。這三種體系是：1.納米硅／納米氧化硅體系；2.硅為陽(yáng)極兼作襯底的有機(jī)半導(dǎo)體體系；3.納米化合物半導(dǎo)體／硅異質(zhì)結(jié)。關(guān)鍵問(wèn)題為：在這三個(gè)體系中優(yōu)化電致發(fā)光和電泵激光結(jié)構(gòu)及諧振腔；在第一體系中有效利用零維和一維納米硅；在第二體系中優(yōu)化硅陽(yáng)極和出光陰極；在第三體系中優(yōu)化納米化合物半導(dǎo)體和異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu); 如何利用Foster和Dexter能量轉(zhuǎn)移來(lái)提高電致發(fā)光效率等。研究在這些體系中實(shí)現(xiàn)高效率電致發(fā)光和電泵激光的途徑。 2100433B

電致發(fā)光亦稱電場(chǎng)發(fā)光（Electroluminescence，EL），是指電流通過(guò)物質(zhì)時(shí)或物質(zhì)處于強(qiáng)電場(chǎng)下發(fā)光的現(xiàn)象，在消費(fèi)品生產(chǎn)中有時(shí)被稱為冷光。電致發(fā)光物料有：摻雜了銅和銀的硫化鋅、藍(lán)色鉆石（含硼）、砷化鎵等。目前電致發(fā)光的研究方向主要為有機(jī)材料的應(yīng)用，已有的應(yīng)用為電致發(fā)光顯示器（ELD）。

聚合物發(fā)光材料多為單一載流子傳輸占優(yōu)勢(shì)型材料，因此實(shí)現(xiàn)器件中陰極電子流和陽(yáng)極空穴流的平衡，是得到高效率電致發(fā)光的最有效的途徑之一。本項(xiàng)目擬利用無(wú)機(jī)納米材料的高載流子遷移率和化學(xué)穩(wěn)定等優(yōu)良特性，通過(guò)設(shè)計(jì)新型無(wú)機(jī)納米材料/聚合物異質(zhì)器件結(jié)構(gòu)，來(lái)提高少子遷移率或者減少多子的注入，以促進(jìn)電致發(fā)光器件中載流子電流的平衡，最終實(shí)現(xiàn)高效率的電致發(fā)光。方案一：對(duì)于Si陽(yáng)極器件，使用高電子遷移率的無(wú)機(jī)納米材料（如ZnS、n-TiO2）做電子傳輸層，提高電子電流。同時(shí)，調(diào)節(jié)Si的電阻率來(lái)控制空穴注入，以平衡電子和空穴電流，最大限度地提高發(fā)光效率。方案二：對(duì)于ITO陽(yáng)極器件，一方面選擇功函數(shù)稍高于ITO功函數(shù)的無(wú)機(jī)納米材料（如ZnS、ZnO、TiO2），形成空穴注入勢(shì)壘，適當(dāng)降低空穴電流；另一方面使用高電子遷移率的無(wú)機(jī)納米材料做電子傳輸層，來(lái)提高電子電流；以期電子電流與空穴電流達(dá)到平衡，實(shí)現(xiàn)高效率電致發(fā)光。