面向柔性光电子器件的低温外延技术

摘要

柔性光电子器件需要在金属、玻璃、塑料等柔性非单晶衬底上制作或承载光电转换薄膜,已有的实现柔性光电子器件的方法分为两大类:直接在非单晶衬底上沉积有机光电转换薄膜;或者将外延生长的无机光电转换薄膜从单晶衬底转移到非单晶衬底.前者无法在柔性非单晶衬底上制作无机光电子器件,后者存在大面积转移的困难.如果能够在非单晶的柔性衬底上直接外延生长无机光电子器件,将为柔性无机光电子器件开辟一条新的技术路线和研究方向.传统的无机光电子器件的外延生长通常需要足够高的外延生长温度和耐高温的单晶衬底,前者裂解反应物并向其提供原子表面迁移能力,后者提供无机光电转换薄膜的晶格排列方式.通过电磁场耦合降低外延生长所需的温度,则有可能在柔性非单晶衬底上直接外延生长无机光电子薄膜.本文综合分析了国际上的低温外延技术的研究现状,并着重介绍了本研究团队提出的低温外延方法——电感应耦合等离子体金属有机物化学气相外延(inductive coupled plasma metal organic vapor phase epitaxy,ICP-MOVPE),包括ICP-MOVPE的设计思路、反应腔内等离子体的模拟仿真和该设备进行III族氮化物半导体外延生长的初步结果.