專利名稱：石墨烯發(fā)光裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及發(fā)光裝置及其制造方法，更具體地，涉及使用石墨烯的發(fā)光裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
石墨烯指的是具有由一個(gè)碳厚度的單層組成的蜂箱形狀結(jié)構(gòu)的二維QD)薄膜。 用SP2雜化軌道將碳原子彼此化學(xué)地結(jié)合，以形成2D碳六邊形網(wǎng)格平面。具有平面結(jié)構(gòu)的碳原子的集合是石墨烯，并且，其厚度小到0. 3nm，和一個(gè)碳原子相等?？墒褂脵C(jī)械剝離、化學(xué)剝離、SiC的熱處理、化學(xué)蒸汽沉積、外延合成、有機(jī)合成等， 作為制備石墨烯的方法。此外，還可將光刻法用于微型圖案的石墨烯。由于來自現(xiàn)有材料的石墨烯具有非常不同的特征的原因，正積極地進(jìn)行將石墨烯應(yīng)用在電子裝置中的研究。

發(fā)明內(nèi)容
半導(dǎo)體發(fā)光裝置，例如，發(fā)光二極管(LED)或激光二極管(LD)，在電致發(fā)光現(xiàn)象的基礎(chǔ)上操作，其中，通過施加電流或電壓而從材料(半導(dǎo)體)發(fā)光，并且，以化合物半導(dǎo)體為基礎(chǔ)形成此半導(dǎo)體發(fā)光裝置。本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式提供了一種使用石墨烯的發(fā)光裝置，作為以化合物半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的發(fā)光裝置的替代品，并且，所述實(shí)施方式提供了一種制造該發(fā)光裝置的方法。將在以下描述中部分地闡述其它方面，其從描述中將部分地顯而易見，或可通過所提出的實(shí)施方式的實(shí)踐而習(xí)得。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，石墨烯發(fā)光裝置包括摻雜有ρ型摻雜劑的ρ型石墨烯； 摻雜有η型摻雜劑的η型石墨烯；以及布置于ρ型石墨烯和η型石墨烯之間并發(fā)光的活性石墨烯，其中，水平地布置ρ型石墨烯、η型石墨烯和活性石墨烯?；钚允┛砂ㄊ┏Ц?。石墨烯超晶格可具有多量子勢阱電勢。石墨烯超晶格可包括帶狀的至少一個(gè)石墨烯納米帶，所述石墨烯納米帶將所述P 型石墨烯與所述η型石墨烯連接。所述至少一個(gè)石墨烯納米帶的相對邊緣中的至少一個(gè)邊緣可具有鋸齒形形狀。在此情況中，所述至少一個(gè)石墨烯納米帶中的每個(gè)石墨烯納米帶的寬度在大約3nm至大約20nm的范圍內(nèi)周期性地變化。而且，所述至少一個(gè)石墨烯納米帶的相鄰納米帶之間的間隔在大約2nm至大約15nm的范圍內(nèi)。所述石墨烯超晶格可包括平行于所述ρ型石墨烯和所述η型石墨烯的邊界而延伸的至少一個(gè)石墨烯納米帶，所述ρ型石墨烯和所述η型石墨烯的所述邊界位于所述ρ型石墨烯與所述η型石墨烯之間。所述至少一個(gè)石墨烯納米帶的相對邊緣中的至少一個(gè)邊緣具有鋸齒形形狀。石墨烯超晶格可具有周期性設(shè)置的量子點(diǎn)圖案(dot patterns)。活性石墨烯可進(jìn)一步包括分散在ρ型石墨烯和η型石墨烯之間的多個(gè)石墨烯量子點(diǎn)。在此情況中，布置有所述石墨烯超晶格的第一區(qū)域和布置有多個(gè)石墨烯量子點(diǎn)的第二區(qū)域可以不重疊。布置有所述石墨烯超晶格的第一區(qū)域和布置有多個(gè)石墨烯量子點(diǎn)的第二區(qū)域可以交替地布置。布置有所述石墨烯超晶格的第一區(qū)域和布置有多個(gè)石墨烯量子點(diǎn)的第二區(qū)域可以重疊。所述活性石墨烯可包括分散在所述ρ型石墨烯與所述η型石墨烯之間的多個(gè)石墨烯量子點(diǎn)。石墨烯量子點(diǎn)可具有基本上相同的尺寸。替代地，石墨烯量子點(diǎn)可具有至少兩個(gè)不同的尺寸。在此情況中，石墨烯量子點(diǎn)可具有三個(gè)不同的尺寸，其分別與紅色光致發(fā)光、 綠色光致發(fā)光和藍(lán)色光致發(fā)光相應(yīng)。石墨烯量子點(diǎn)可具有基本上相同的形狀。替代地，石墨烯量子點(diǎn)可具有至少兩個(gè)不同的形狀?？赏ㄟ^將一個(gè)官能團(tuán)附接至石墨烯的表面或邊緣，來使活性石墨烯起作用。在此情況中，官能團(tuán)可以是烷基胺、苯胺、亞甲藍(lán)、基于胺的聚合物，或任何已知的官能團(tuán)?？捎没|(zhì)支撐ρ型石墨烯、η型石墨烯和活性石墨烯。ρ型摻雜劑可以是選自以下組成的組中的至少一個(gè)元素氧(0)、金(Au)和鉍 (Bi)；選自以下組成的組中的至少一個(gè)化合物CH3N02、HN03、HAuC14、H2S04、HC1和AuCl3 ；或其混合物。在這點(diǎn)上，可以以大約lX10_2°cm_2至大約lX10_5cm_2的濃度摻雜ρ型摻雜劑。η型摻雜劑可以是選自以下組成的組中的至少一個(gè)元素氮(N)、氟(F)和錳 (Mn)；或者是NH3;或其混合物?？蓪ⅵ研褪┖挺切褪┧降馗糸_。在這點(diǎn)上，可以以大約1 X IO-20Cm-2至大約1 X IO-5Cm-2的濃度摻雜η型摻雜劑?？蓪ⅵ研褪┖挺切褪┍舜怂降亻g隔恒定距離。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，制造石墨烯發(fā)光裝置的方法包括制備石墨烯；在石墨烯的第一區(qū)域上摻雜P型摻雜劑以形成P型石墨烯；在石墨烯的與第一區(qū)域隔開的第二區(qū)域上摻雜η型摻雜劑以形成η型石墨烯；并在石墨烯的P型石墨烯和η型石墨烯之間的區(qū)域中形成活性石墨烯?？蓪型石墨烯的形成、η型石墨烯的形成，以及活性石墨烯的形成交換?；钚允┑男纬煽砂?，圖案化石墨烯以形成石墨烯超晶格。例如，活性石墨烯的形成可包括，圖案化所述石墨烯以形成帶狀的至少一個(gè)石墨烯納米帶，所述石墨烯納米帶將所述P型石墨烯連接至所述η型石墨烯。所述至少一個(gè)石墨烯納米帶的相對邊緣的至少一個(gè)邊緣可具有鋸齒形形狀。在此情況中，所述至少一個(gè)石墨烯納米帶中的每個(gè)石墨烯納米帶的寬度在大約3nm至大約20nm的范圍內(nèi)周期性地變化。而且，所述至少一個(gè)石墨烯納米帶的相鄰納米帶之間的間隔可以在大約2nm至大約15nm的范圍內(nèi)。替代地，活性石墨烯的形成可包括，圖案化石墨烯以形成平行于所述P型石墨烯和所述η型石墨烯的邊界而延伸的至少一個(gè)石墨烯納米帶，所述P型石墨烯和所述η型石墨烯的所述邊界位于所述ρ 型石墨烯與所述η型石墨烯之間。在這點(diǎn)上，所述至少一個(gè)石墨烯納米帶的相對邊緣中的
6至少一個(gè)邊緣具有鋸齒形形狀。活性石墨烯的形成可包括，圖案化石墨烯以形成周期性布置的量子點(diǎn)圖案?；钚允┑男纬煽蛇M(jìn)一步包括，施加石墨烯量子點(diǎn)?；钚允┑男纬煽蛇M(jìn)一步包括，施加石墨烯量子點(diǎn)，不形成石墨烯超晶格。石墨烯量子點(diǎn)可具有基本上相同的尺寸。替代地，石墨烯量子點(diǎn)可具有至少兩個(gè)不同的尺寸。在后一種情況中，石墨烯量子點(diǎn)可包括三個(gè)不同的尺寸，其分別與紅色光致發(fā)光、綠色光致發(fā)光和藍(lán)色光致發(fā)光相對應(yīng)。石墨烯量子點(diǎn)可具有基本上相同的形狀。替代地，石墨烯量子點(diǎn)可具有至少兩個(gè)不同的形狀。活性石墨烯的形成可進(jìn)一步包括，將一個(gè)官能團(tuán)附接至活性石墨烯的表面或邊緣。在這點(diǎn)上，官能團(tuán)可以是烷基胺、苯胺、亞甲藍(lán)、基于胺的聚合物，或任何其它已知的官能團(tuán)。將官能團(tuán)附接至活性石墨烯可包括氧化活性石墨烯；使活性石墨烯氧化物的羧基和官能團(tuán)的胺基起反應(yīng)，以將官能團(tuán)附接至活性石墨烯氧化物；并還原附接有官能團(tuán)的活性石墨烯氧化物。ρ型摻雜劑可以是選自以下組成的組中的至少一個(gè)元素氧(0)、金(Au)和鉍 (Bi)；選自以下組成的組中的至少一個(gè)化合物CH3N02、HN03、HAuC14、H2S04、HC1和AuCl3 ；或其混合物，而η型摻雜劑可以是選自以下組成的組中的至少一個(gè)元素氮(N)、氟(F)和錳 (Mn)；是NH3;或其混合物。


結(jié)合附圖，從實(shí)施方式的以下描述中，這些和/或其它方面將變得顯而易見且更容易理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的石墨烯發(fā)光裝置的側(cè)視圖；圖2是圖1的石墨烯發(fā)光裝置的平面圖；圖3是圖2的區(qū)域A的放大圖，作為活性石墨烯的石墨烯超晶格的一個(gè)實(shí)例；圖4至圖6示出了活性石墨烯的石墨烯超晶格的其它實(shí)例；圖7Α至圖7D是用于說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的制造石墨烯發(fā)光裝置的方法的視圖；圖8是被制造為識(shí)別石墨烯發(fā)光裝置中的ρ型石墨烯和η型石墨烯的電特性的石墨烯場效應(yīng)晶體管(FET)的示意圖；圖9和圖10示出了 ρ型石墨烯和η型石墨烯的電特性；圖11示出了石墨烯發(fā)光裝置的光致發(fā)光特性；圖12是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的石墨烯發(fā)光裝置的側(cè)視圖；圖13是圖8的石墨烯發(fā)光裝置的平面圖；圖14是圖13的區(qū)域B的放大圖，作為活性石墨烯的石墨烯量子點(diǎn)的一個(gè)實(shí)例；圖15示出了活性石墨烯的石墨烯量子點(diǎn)的另一實(shí)例；圖16Α至圖16C示出了石墨烯量子點(diǎn)的實(shí)例；圖17示出了根據(jù)石墨烯量子點(diǎn)的尺寸和形狀的波長吸收特性；
圖18示出了附接有官能團(tuán)的石墨烯氧化物的一個(gè)實(shí)例；圖19示出了附接有苯胺的石墨烯量子點(diǎn)的光致發(fā)光特性；圖20示出了附接有聚乙二醇(PEG)的石墨烯量子點(diǎn)的光致發(fā)光特性；圖21A和圖21B是用于說明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的制造石墨烯發(fā)光裝置的方法的視圖；圖22示出了附接有苯胺的石墨烯量子點(diǎn)的傅里葉變換紅外(infra red) (FT-IR) 特性；圖23是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的石墨烯發(fā)光裝置的側(cè)視圖；圖M是圖23的石墨烯發(fā)光裝置的平面圖；圖25是圖M的區(qū)域C的放大圖，作為活性石墨烯的一個(gè)實(shí)例；圖沈和圖27示出了活性石墨烯的其它實(shí)例。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在詳細(xì)地介紹實(shí)施方式，在附圖中示出了其實(shí)例，其中，在整個(gè)說明書中，相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件，并且為了清楚起見，可能放大相應(yīng)元件的尺寸或厚度。在這點(diǎn)上，本實(shí)施方式可具有不同的形狀，并且，不應(yīng)將其解釋為限制于這里闡述的描述。因此，僅在下面通過參考附圖描述實(shí)施方式，以說明本公開的各個(gè)方面。這里使用的術(shù)語“石墨烯”指的是由具有二維碳六邊形網(wǎng)格平面的多環(huán)芳香族分子形成的二維薄膜(即，通過共價(jià)結(jié)合多個(gè)碳原子而形成的蜂箱結(jié)構(gòu))，并且，共價(jià)結(jié)合的碳原子可形成6個(gè)成員的環(huán)，作為重復(fù)單元。然而，可進(jìn)一步包括5個(gè)成員的環(huán)和/或7個(gè)成員的環(huán)。因此，將石墨烯看作是單層共價(jià)結(jié)合的碳原子(sp2雜化)。根據(jù)包括在石墨烯中的5個(gè)成員的環(huán)和/或7個(gè)成員的環(huán)的量，石墨烯可具有各種結(jié)構(gòu)。石墨烯可僅由單層組成。然而，在本說明書中，石墨烯還可由多個(gè)堆疊于彼此之上的石墨烯單層組成。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的石墨烯發(fā)光裝置10的側(cè)視圖，圖2是圖1的石墨烯發(fā)光裝置10的平面圖，圖3是圖2的區(qū)域A的放大圖，作為活性石墨烯15的石墨烯超晶格的一個(gè)實(shí)例。參考圖1和圖2，石墨烯發(fā)光裝置10包括ρ型石墨烯13、活性石墨烯15和η型石墨烯17，其彼此平齊并水平地布置于基質(zhì)11上。基質(zhì)11可支撐ρ型石墨烯13、活性石墨烯15和η型石墨烯17，并可由不導(dǎo)電材料形成。已知石墨烯是一種具有IlOOGPa的物理強(qiáng)度的材料，該強(qiáng)度是鋼的強(qiáng)度的200倍或更大。因此，在本實(shí)施方式中，P型石墨烯13、活性石墨烯15和η型石墨烯17足以支撐其結(jié)構(gòu)。在這方面，基質(zhì)11是可去除的。ρ型石墨烯13是摻雜有ρ型摻雜劑的石墨烯。P型摻雜劑可包括選自以下組成的組中的至少一個(gè)元素氧(0)、金(Au)和鉍(Bi)；選自以下組成的組中的至少一個(gè)化合物 CH3N02、HN03、HAuC14、H2S04、HC1和AuCl3 ；或其混合物。在此情況中，可以以大約1 X 1(Γ2°αιΓ2 至大約1 X 10_5cm_2的濃度摻雜ρ型摻雜劑。η型石墨烯17是摻雜有η型摻雜劑的石墨烯。η型摻雜劑可包括選自以下組成的組中的至少一個(gè)元素氮(N)、氟(F)和錳(Mn)；是NH3;或其混合物?？梢砸源蠹s 1 X 10_2°cm_2至大約1 X 10_5cm_2的濃度摻雜η型摻雜劑。
未摻雜的石墨烯不具有由于導(dǎo)帶(conduction band)和價(jià)帶(valence band)的原因而產(chǎn)生的能帶隙。然而，當(dāng)在石墨烯上摻雜P型摻雜劑或η型摻雜劑時(shí)，出現(xiàn)能帶隙。 可根據(jù)P型摻雜劑或η型摻雜劑的類型、摻雜濃度等，控制能帶隙。將ρ型石墨烯13和η型石墨烯17水平地布置，彼此間隔。術(shù)語“水平地布置”表示，將P型石墨烯13和η型石墨烯17基本上設(shè)置在相同的平面。在圖1中，ρ型石墨烯13和η型石墨烯17均具有矩形形狀。然而，ρ型石墨烯13 和η型石墨烯17中的每個(gè)的計(jì)劃形狀都可改變?？蓪Ζ研褪?3和η型石墨烯17中的每個(gè)提供互連線(未示出)。例如，可在P型石墨烯13和η型石墨烯17中的每個(gè)上設(shè)置電極焊盤，或者，可將電極附接至P型石墨烯13和η型石墨烯17中的每個(gè)的端部?；钚允?5可包括多量子勢阱結(jié)構(gòu)的具有電勢的石墨烯超晶格。圖3是圖2的區(qū)域A的放大圖，作為活性石墨烯15的石墨烯超晶格的一個(gè)實(shí)例。參考圖3，活性石墨烯15包括至少一個(gè)石墨烯納米帶15a，其將ρ型石墨烯13與 η型石墨烯17連接并具有帶狀。石墨烯納米帶1 可具有這樣的帶狀，其中，在其縱向方向上，截面dl具有寬度 wl，截面d2具有寬度w2。也就是說，如圖3所示，石墨烯納米帶1 的相對邊緣均可具有鋸齒形形狀。同樣地，因?yàn)槭┘{米帶1 沿縱向方向具有周期性變化的寬度，所以，石墨烯納米帶15a的能勢可具有周期性的多量子勢阱結(jié)構(gòu)。在這方面，石墨烯納米帶1 形成石墨烯超晶格，類似組成典型的發(fā)光二極管中的活性層的多量子勢阱結(jié)構(gòu)的超晶格?，F(xiàn)在將詳細(xì)地描述根據(jù)本實(shí)施方式的石墨烯發(fā)光裝置10的操作。當(dāng)沿正向?qū)Ζ?型石墨烯13和η型石墨烯17施加電壓時(shí)，ρ型石墨烯13中的空穴和η型石墨烯17中的電子朝著活性石墨烯15移動(dòng)。如上所述，通過摻雜相應(yīng)的摻雜劑，ρ型石墨烯13和η型石墨烯17均具有能帶隙。因此，將噴入活性石墨烯15中的電子和空穴在活性石墨烯15中彼此重組，從而發(fā)出光子，即，與能帶隙相應(yīng)的光。在此情況中，由于活性石墨烯15的超晶格結(jié)構(gòu)的原因，多量子勢阱電勢可導(dǎo)致捕獲活性石墨烯15中的空穴和電子，從而增加空穴和電子的重組效率。而且，因?yàn)槭┚哂蟹浅８叩妮d流子遷移率，所以，可提供高等級(jí)的電流，以導(dǎo)致高亮度發(fā)射。相反，活性石墨烯15的石墨烯超晶格可具有各種其它結(jié)構(gòu)。圖4至圖6是圖2的區(qū)域A的放大圖，作為活性石墨烯15的石墨烯超晶格的其它實(shí)例。參考圖4，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的石墨烯發(fā)光裝置10’的活性石墨烯15’具有這樣的帶狀，使得至少一個(gè)石墨烯納米帶15’ a將ρ型石墨烯13與η型石墨烯17連接。 石墨烯納米帶15’a的邊緣可具有鋸齒形形狀。由于邊緣的鋸齒形形狀的原因，石墨烯納米帶15’ a的能勢具有周期性的多量子勢阱結(jié)構(gòu)，因此，可能出現(xiàn)的是，石墨烯納米帶15’ a具有石墨烯超晶格。參考圖5，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的石墨烯發(fā)光裝置10”的活性石墨烯15”具有這樣的帶狀，使得至少一個(gè)石墨烯納米帶15”a與ρ型石墨烯13和η型石墨烯17的邊界平行地延伸。石墨烯納米帶15”a的相對邊緣的至少一個(gè)邊緣可具有鋸齒形形狀。由于邊緣的鋸齒形形狀的原因，石墨烯納米帶15”a的能勢具有周期性的多量子勢阱結(jié)構(gòu)，因此， 可能出現(xiàn)的是，石墨烯納米帶15”a具有石墨烯超晶格。在本實(shí)施方式中，不省略基質(zhì)(見圖1的11)的形成，因?yàn)槭┘{米帶15” a與ρ型石墨烯13和η型石墨烯17隔開。
參考圖6，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的石墨烯發(fā)光裝置10”’的活性石墨烯15”’ 包括規(guī)則地布置于P型石墨烯13和η型石墨烯17之間的區(qū)域中的納米尺寸的石墨烯量子點(diǎn)15”’ a。因?yàn)橐?guī)則布置的石墨烯量子點(diǎn)15”’ a具有周期性的多量子勢阱結(jié)構(gòu)，所以，可能出現(xiàn)的是，石墨烯納米帶15”’ a具有石墨烯超晶格。而且，在本實(shí)施方式中，不省略基質(zhì) (見圖1的11)的形成，因?yàn)槭┘{米帶15”’a與ρ型石墨烯13和η型石墨烯17隔開， 并且，基質(zhì)11支撐石墨烯量子點(diǎn)15”’ a。在這點(diǎn)上，術(shù)語“納米尺寸的”指的是等于或大于大約0. Inm且等于或小于大約IOOnm的尺寸。石墨烯量子點(diǎn)15”’a可具有基本上相同的尺寸。在之前的實(shí)施方式中，已用純石墨烯作為實(shí)例來描述均具有超晶格結(jié)構(gòu)的活性石墨烯 15，15，，15”和15”，。然而，活性石墨烯15，15，，15”和15”，不限于此。例如，可將官能團(tuán)附接至每個(gè)活性石墨烯15，15’，15”和15”’的表面或邊緣，以控制石墨烯發(fā)光裝置的電特性或光致發(fā)光特性。如后面描述的，當(dāng)將官能團(tuán)附接至石墨烯時(shí)，改變石墨烯的摻雜特性或帶隙。因此，可通過將官能團(tuán)附接至活性石墨烯15，15’，15”和15”’，來控制石墨烯發(fā)光裝置10，10，和10”的光致發(fā)光波長或光致發(fā)光特性(半寬度full width at half maxium)。圖7A至圖7D是用于說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的制造石墨烯發(fā)光裝置的方法的視圖。參考圖7A，首先，制備石墨烯板20。可用任何已知的制備方法來制備石墨烯板20， 例如，機(jī)械剝離、化學(xué)剝離、SiC的熱處理、化學(xué)蒸汽沉積、外延合成，或有機(jī)合成。在圖7A 中，附圖標(biāo)記21表示組成共價(jià)結(jié)合的碳原子的重復(fù)單元的6個(gè)成員的環(huán)。參考圖7B，例如，用PDMS選擇性地覆蓋除了第一區(qū)域20a以外的石墨烯板20的一部分，并且，用P型摻雜劑摻雜石墨烯板20的第一區(qū)域20a，以形成P型石墨烯。P型摻雜劑可包括選自以下組成的組中的至少一個(gè)元素氧(0)、金(Au)和鉍(Bi)；選自以下組成的組中的至少一個(gè)化合物CH3N02、HNO3> HAuCl4, H2SO4, HCl和AuCl3 ；或其混合物?？梢砸源蠹s1 X IO-20Cm-2至大約1 X IO-5Cm-2的濃度摻雜ρ型摻雜劑。例如，可用熱離解來執(zhí)行用ρ 型摻雜劑的摻雜。參考圖7C，例如，用PDMS選擇性地覆蓋除了第二區(qū)域20b以外的石墨烯板20的一個(gè)區(qū)域，并且，例如，通過熱離解，用η型摻雜劑摻雜石墨烯板20的第二區(qū)域20b，以形成 η型石墨烯。第二區(qū)域20b與第一區(qū)域20a隔開。η型摻雜劑可包括選自以下組成的組中的至少一個(gè)元素氮(N)、氟(F)和錳(Mn)；是NH3;或其混合物。在此情況中，可以以大約 1 X 10-2°cnT2至大約1 X IO-5CnT2的濃度摻雜η型摻雜劑。參考圖7D，石墨烯超晶格結(jié)構(gòu)可形成于石墨烯板20的第一區(qū)域20a和第二區(qū)域 20b之間的第三區(qū)域20c中。例如，將光致抗蝕劑旋涂在石墨烯板20上，并且，用電子束光刻法來圖案化施加于石墨烯板20的第三區(qū)域20c上的光致抗蝕劑，以形成均具有鋸齒形形狀的邊緣的納米帶。然后，用反應(yīng)離子蝕刻(RIE)在其上執(zhí)行氧等離子體處理，以去除暴露的石墨烯。然后，用丙酮去除剩余的光致抗蝕劑，從而完成石墨烯納米帶的形成。然后，將金屬沉積在石墨烯板20的第一區(qū)域20a和第二區(qū)域20b的每個(gè)上，以形成電極，從而完成石墨烯發(fā)光裝置的制造。圖8是被制造為識(shí)別石墨烯發(fā)光裝置中的ρ型石墨烯和η型石墨烯的電特性的石墨烯場效應(yīng)晶體管(FET)的示意圖，用參考圖7Α至圖7D所描述的方法來制造所述石墨烯發(fā)光裝置，并且，圖9和圖10示出了 ρ型石墨烯和η型石墨烯的電特性。
參考圖8，將石墨烯G放在典型的FET中的源極S和漏極D之間，并且，對源極S和漏極D施加預(yù)定電壓，對柵電極fete施加偏壓。在此情況中，如果對柵電極fete施加的偏壓是正⑴電壓，那么，在石墨烯G中產(chǎn)生電子，因此，電流在源極S和漏極D之間流動(dòng)。因此，如果施加至柵電極fete (處于預(yù)定電壓被施加至源極S和漏極D的狀態(tài)中)的正(+) 偏壓的強(qiáng)度增加，那么在石墨烯G中產(chǎn)生更多電子，并且，更高的電流可以流動(dòng)。圖9示出了相對于石墨烯FET中的石墨烯電導(dǎo)率的電特性，圖10是用于說明相對于圖9所示的石墨烯電導(dǎo)率的電特性的圖表。在圖9中，實(shí)線表示η摻雜的石墨烯中的漏極電流的曲線，虛線表示P摻雜的石墨烯中的漏極電流的曲線。在上述石墨烯FET中，如果用η型摻雜劑摻雜石墨烯G，那么，電子的數(shù)量相對較高。因此，在對柵電極fete施加正(+)偏壓時(shí)，當(dāng)用η型摻雜劑摻雜石墨烯G時(shí)產(chǎn)生的電子多于當(dāng)不對石墨烯G進(jìn)行摻雜時(shí)產(chǎn)生的電子。因此，為了使得在η型摻雜劑摻雜的石墨烯G中流動(dòng)的電流的強(qiáng)度與在未摻雜的石墨烯G中流動(dòng)的電流的強(qiáng)度匹配，在η型摻雜劑摻雜的石墨烯G的情況中施加的偏壓可低于在未摻雜的石墨烯G的情況中施加的偏壓。也就是說，參考圖9和圖10，相對于未摻雜的石墨烯G的迪拉克點(diǎn)(dirac point)，η型摻雜劑摻雜的石墨烯G的迪拉克點(diǎn)在負(fù)(-)方向上移動(dòng)大約50V。從此結(jié)果中可以確認(rèn)，η型摻雜劑摻雜的石墨烯G具有η型電導(dǎo)率。同樣地，如果在石墨烯FET中，用ρ型摻雜劑摻雜石墨烯G，那么，空穴的數(shù)量可能相對較高。因此，通過對柵電極fete施加正(+)偏壓而在石墨烯G中產(chǎn)生的電子，可能相對于由于P型摻雜劑而產(chǎn)生的空穴進(jìn)行偏移。因此，為了將在P型摻雜劑摻雜的石墨烯G 中流動(dòng)的電流的強(qiáng)度與在未摻雜的石墨烯G中流動(dòng)的電流的強(qiáng)度匹配，在ρ型摻雜劑摻雜的石墨烯G的情況中施加的偏壓可高于在未摻雜的石墨烯G的情況中施加的偏壓。也就是說，參考圖9和圖10，相對于未摻雜的石墨烯G的迪拉克點(diǎn)，ρ型摻雜劑摻雜的石墨烯G的迪拉克點(diǎn)可在正(+)方向上移動(dòng)大約130V。從此結(jié)果中可以確認(rèn)，ρ型摻雜劑摻雜的石墨烯G具有ρ型電導(dǎo)率。圖11示出了用參考圖7A至圖7D所描述的方法制造的石墨烯發(fā)光裝置的光致發(fā)光特性。在圖11中，由白點(diǎn)組成的曲線與當(dāng)輻射激光束時(shí)出現(xiàn)的光致發(fā)光(PL)相關(guān)，由黑點(diǎn)組成的曲線與當(dāng)施加電壓時(shí)出現(xiàn)的電致發(fā)光(EL)相關(guān)。圖11的PL曲線和EL曲線示出， 當(dāng)將激光束輻射至根據(jù)本實(shí)施方式的活性石墨烯(圖1的1 時(shí)以及當(dāng)對活性石墨烯施加電壓時(shí)所發(fā)出的光。從這些結(jié)果中可以確認(rèn)，石墨烯發(fā)光裝置用作發(fā)光裝置。而且，參考圖 ILPL曲線和EL曲線幾乎彼此匹配。這意味著，根據(jù)本實(shí)施方式的石墨烯發(fā)光裝置具有非常好的光致發(fā)光效率。由于石墨烯的機(jī)械特性的原因，可將根據(jù)以上實(shí)施方式的石墨烯發(fā)光裝置形成為柔性裝置，并且，通過用例如蝕刻來切割石墨烯，可以獲得各種設(shè)計(jì)。與需要昂貴的金屬-有機(jī)化學(xué)蒸汽沉積(MOCVD)設(shè)備的化合物半導(dǎo)體不同，用傳統(tǒng)的化學(xué)蒸汽沉積(CVD)設(shè)備制備石墨烯，與傳統(tǒng)的化合物半導(dǎo)體發(fā)光裝置相比，可降低制造成本并縮短處理時(shí)間。圖12是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的石墨烯發(fā)光裝置30的側(cè)視圖，圖13是圖12 的石墨烯發(fā)光裝置30的平面圖；圖14是圖13的區(qū)域B的放大圖，作為活性石墨烯35的石墨烯量子點(diǎn)的一個(gè)實(shí)例。
參考圖12和圖13，根據(jù)本實(shí)施方式的石墨烯發(fā)光裝置30包括ρ型石墨烯13、活性石墨烯35和η型石墨烯17，其彼此平齊并水平地設(shè)置于基質(zhì)11上?；|(zhì)11、ρ型石墨烯13和η型石墨烯17與在之前的實(shí)施方式中描述的相應(yīng)元件基本上相同，因此，將不再詳細(xì)地描述。活性石墨烯35包括分散于ρ型石墨烯13和η型石墨烯17之間的區(qū)域中的多個(gè)石墨烯量子點(diǎn)。圖14是圖13的區(qū)域B的放大圖，作為活性石墨烯35的石墨烯量子點(diǎn)的一個(gè)實(shí)例。 參考圖14，石墨烯量子點(diǎn)3 可具有基本上相同的直徑d，并可分散在ρ型石墨烯13和η 型石墨烯17之間。石墨烯量子點(diǎn)3 的尺寸(即，直徑d)可在大約Inm至大約IOOnm的范圍內(nèi)。如后面描述的，石墨烯量子點(diǎn)35a的尺寸與光致發(fā)光波長直接相關(guān)，并且，更大的石墨烯量子點(diǎn)3 具有更長的光致發(fā)光波長。因此，通過將石墨烯量子點(diǎn)35a的尺寸控制為是基本上相同的，石墨烯發(fā)光裝置30具有單色光致發(fā)光特性。而且，通過適當(dāng)?shù)剡x擇石墨烯量子點(diǎn)3 的尺寸，可確定與由石墨烯發(fā)光裝置30發(fā)出的光相應(yīng)的波長范圍。在使用傳統(tǒng)的化合物半導(dǎo)體的發(fā)光二極管的情況中，通過改變化合物半導(dǎo)體的成分來控制光致發(fā)光波長。然而，在根據(jù)本實(shí)施方式的發(fā)光裝置30的情況中，可通過改變由相同材料形成的石墨烯量子點(diǎn)35a的尺寸，來輕松地控制光致發(fā)光波長。而且，可將官能團(tuán)附接至石墨烯量子點(diǎn)35a，以使石墨烯量子點(diǎn)3 起作用。如以下描述的，當(dāng)將官能團(tuán)附接至石墨烯量子點(diǎn)35a時(shí)，改變摻雜特性或帶隙。因此，通過這樣做，可以控制石墨烯發(fā)光裝置30的光致發(fā)光波長或光致發(fā)光特性(半寬度)。然后，現(xiàn)在將詳細(xì)地描述石墨烯發(fā)光裝置30的操作。當(dāng)在正向上對ρ型石墨烯13 和n型石墨烯17施加電壓時(shí)，ρ型石墨烯13中的空穴和η型石墨烯17中的電子朝著活性石墨烯35移動(dòng)。如上所述，通過摻雜相應(yīng)的摻雜劑，ρ型石墨烯13和η型石墨烯17均具有能帶隙。因此，將噴入活性石墨烯35中的電子和空穴在活性石墨烯35中彼此重組，從而發(fā)出光子，即，與能帶隙相應(yīng)的光。在此情況中，由活性石墨烯35的石墨烯量子點(diǎn)3 導(dǎo)致的光致發(fā)光可使得由于空穴和電子的重組而產(chǎn)生的光被放大，從而增加空穴和電子的重組效率。而且，因?yàn)槭┚哂蟹浅８叩妮d流子遷移率，所以，可提供高等級(jí)的電流，以產(chǎn)生高亮度發(fā)射。參考圖14，石墨烯量子點(diǎn)3 具有基本上相同的直徑d。然而，石墨烯量子點(diǎn)3 的結(jié)構(gòu)不限于此。例如，石墨烯量子點(diǎn)3 可具有不同的尺寸。圖15是圖13的區(qū)域B的放大圖，作為活性石墨烯35’的石墨烯量子點(diǎn)的另一實(shí)例。參考圖15，石墨烯量子點(diǎn)35’ a，35’b和35’ c可具有不同的直徑dl，d2和d3。因?yàn)楦蟮氖┝孔狱c(diǎn)35’ a，35’ b和35’ c具有更長的光致發(fā)光波長，所以，通過適當(dāng)?shù)乜刂剖┝孔狱c(diǎn)35’ a，35’b和35，c的直徑dl，d2和d3，石墨烯量子點(diǎn)35’ a，35’b和35，c 可分別具有紅色、綠色和藍(lán)色光致發(fā)光特性，從而允許石墨烯發(fā)光裝置30’用作白光源。在此情況中，通過將官能團(tuán)附接至石墨烯量子點(diǎn)35’ a，可控制石墨烯發(fā)光裝置30 的光致發(fā)光波長或光致發(fā)光特性(半寬度)?；钚允?5和35，的石墨烯量子點(diǎn)35a, 35，a，35，b和35，c的形狀不限制本發(fā)明的實(shí)施方式。圖16A至圖16C示出了石墨烯量子點(diǎn)35a，35，a，35，b和35，c的各種形狀，相反，石墨烯量子點(diǎn)3 ，35’ a，35’ b和35’ c可具有其它形狀。當(dāng)將激光輻射至石墨烯量子點(diǎn)時(shí)，已知的是，通過激勵(lì)來放大光。石墨烯量子點(diǎn)表現(xiàn)出6. 2eV的最大pi狀態(tài)密度，并根據(jù)其尺寸而表現(xiàn)出200nm至416nm的光吸收特性。圖 17示出了石墨烯量子點(diǎn)的圖像，從中可以確認(rèn)，光致發(fā)光波長根據(jù)尺寸和形狀而改變。參考圖17，例如，具有2. 3nm的尺寸的圓形石墨烯量子點(diǎn)表現(xiàn)出藍(lán)色光致發(fā)光特性，具有7. Snm 的尺寸的圓形石墨烯量子點(diǎn)表現(xiàn)出藍(lán)綠色光致發(fā)光特性，具有14nm的尺寸的圓形石墨烯量子點(diǎn)表現(xiàn)出綠色光致發(fā)光特性，具有17. 4nm的尺寸的橢圓形石墨烯量子點(diǎn)表現(xiàn)出黃綠色光致發(fā)光特性，并且，具有23nm的尺寸的六角形石墨烯量子點(diǎn)表現(xiàn)出紅黃色光致發(fā)光特性。而且，具有大約5nm至IOnm的尺寸的圓形石墨烯量子點(diǎn)表現(xiàn)出基于藍(lán)色的光致發(fā)光特性，具有大約15nm的尺寸的橢圓形石墨烯量子點(diǎn)表現(xiàn)出基于綠色的光致發(fā)光特性，具有大約20nm的尺寸的六角形石墨烯量子點(diǎn)表現(xiàn)出黃色至基于紅黃色的光致發(fā)光特性，具有 25nm至35nm的尺寸的矩形類型的石墨烯量子點(diǎn)表現(xiàn)出基于紅色的光致發(fā)光特性。同樣地， 因?yàn)楣庵掳l(fā)光波長根據(jù)石墨烯量子點(diǎn)的尺寸和形狀而改變，所以，可通過選擇具有適當(dāng)?shù)某叽绾托螤畹氖┝孔狱c(diǎn)來確定石墨烯發(fā)光裝置的光致發(fā)光波長。然后，通過參考圖18至圖20，現(xiàn)在將詳細(xì)地描述根據(jù)官能團(tuán)與石墨烯的附接的光致發(fā)光特性?？蓪⒐倌軋F(tuán)附接至石墨烯的表面或邊緣。官能團(tuán)的實(shí)例是烷基胺、苯胺、亞甲藍(lán)、 基于胺的聚合物，以及其它已知的官能團(tuán)。將官能團(tuán)附接至石墨烯的方法也是已知的。例如，通過氧化石墨烯而形成的或在石墨烯制造過程中獲得的石墨烯氧化物包括多個(gè)羧基(COOH)。因此，如以下反應(yīng)圖式1所示的，石墨烯氧化物的羧基(COOH)和官能團(tuán)的胺基(NH2)通過脫水而形成肽鍵，從而將官能團(tuán)附接至石墨烯氧化物。然后，通過使用例如胼，將石墨烯氧化物還原成石墨烯，從而完成附接有官能團(tuán)的石墨烯的形成。反應(yīng)圖式1圖18示出了這樣一種情況經(jīng)由肽反應(yīng)將烷基胺附接至石墨烯氧化物的羧基。參考圖18，將烷基胺與石墨烯氧化物的表面或邊緣結(jié)合。而且，可通過根據(jù)附接至石墨烯的官能團(tuán)的類型或附接位置而控制石墨烯的電特性或光致發(fā)光特性，來形成光致發(fā)光石墨烯、η摻雜石墨烯等。圖19是通過激勵(lì)石墨烯量子點(diǎn)而獲得的光致發(fā)光光譜，通過對其輻射具有325nm 的波長的激光而將作為芳族胺的苯胺附接至該石墨烯量子點(diǎn)，圖20是通過激勵(lì)石墨烯量子點(diǎn)而獲得的光致發(fā)光光譜，通過對其輻射具有325nm的波長的激光而將聚乙二醇(PEG) 附接至該石墨烯量子點(diǎn)。在此情況中，可如下所述地制備附接有苯胺的石墨烯量子點(diǎn)氧化石墨烯量子點(diǎn)以形成石墨烯氧化物量子點(diǎn)，然后，經(jīng)由肽反應(yīng)將石墨烯氧化物量子點(diǎn)的羧基與作為芳族胺的苯胺結(jié)合，并還原所產(chǎn)生的產(chǎn)物?？扇缦滤龅刂苽涓浇佑蠵EG的石墨烯量子點(diǎn)經(jīng)由肽反應(yīng)而將石墨烯氧化物量子點(diǎn)的羧基與作為基于胺的聚合物的PEG的胺基結(jié)合，從而將PEG附接至石墨烯氧化物量子點(diǎn)，并還原所產(chǎn)生的產(chǎn)物。參考圖19和圖20， 可以確認(rèn)，光致發(fā)光波長根據(jù)附接至石墨烯量子點(diǎn)的官能團(tuán)而改變，此外，光致發(fā)光光譜的半寬度也改變。
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圖21a和圖21b是用于說明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的制造石墨烯發(fā)光裝置的方法的視圖。參考圖21A，石墨烯板40包括彼此隔開的ρ型摻雜的區(qū)域40a和η型摻雜的區(qū)域 40b。去除ρ型摻雜的區(qū)域40a和η型摻雜的區(qū)域40b之間的區(qū)域40c。可通過去除第三區(qū)域20c (而非在第三區(qū)域20c中形成石墨烯超晶格結(jié)構(gòu))，來形成石墨烯板40，這在參考圖 7A至圖7D描述方法中已經(jīng)提到過，并且，這里將不再給出其相關(guān)的重復(fù)描述。然后，參考圖21b，在ρ型摻雜的區(qū)域40a和η型摻雜的區(qū)域40b之間的區(qū)域40c 中施加具有預(yù)定尺寸的石墨烯量子點(diǎn)41。例如，可通過控制石墨烯尺寸(通過加熱并還原石墨烯氧化物來切割被還原的部分)來形成石墨烯量子點(diǎn)41。例如，當(dāng)氧化石墨烯并通過使用改進(jìn)的Hummers法將其分散時(shí)，層之間的范德華(van der Walls)吸引力減小并且粒度減小，從而形成石墨烯氧化物。 然后，在其上執(zhí)行使用熱量的還原方法，例如，干法或化學(xué)還原方法(例如，還原的石墨烯氧化物方法)，以還原石墨烯氧化物，從而制造石墨烯板，然后將其氧化。同樣地，通過經(jīng)歷氧化過程，石墨烯顆粒的尺寸減小，并且，其中間層的范德華吸引力減小，從而使得易于分散。通過在200°c的范圍內(nèi)進(jìn)行10小時(shí)的熱處理，來還原氧化的石墨烯板，通過超聲破碎將其分散，并經(jīng)由透析膜將其透析，以僅過濾預(yù)定尺寸的石墨烯。在此情況中，因?yàn)槭┏叽缭趲譶m至幾十nm的范圍內(nèi)，所以，所制備的石墨烯可與石墨烯量子點(diǎn)等同。如上所述， 通過氧化或還原石墨烯或石墨兩次，可制備納米尺寸的石墨烯量子點(diǎn)41。而且，可以將官能團(tuán)附接至石墨烯量子點(diǎn)41。例如，現(xiàn)在將詳細(xì)地描述將苯胺附接至石墨烯量子點(diǎn)的過程。首先，如以下反應(yīng)圖式2所示的，用硝酸處理石墨烯量子點(diǎn)以進(jìn)行氧化，從而形成具有羧基(cooh)的石墨烯氧化物量子點(diǎn)。反應(yīng)圖式2
權(quán)利要求
1.一種石墨烯發(fā)光裝置，包括P型石墨烯，摻雜有P型摻雜劑；η型石墨烯，摻雜有η型摻雜劑；以及活性石墨烯，布置于所述P型石墨烯與所述η型石墨烯之間，并發(fā)光，其中，所述P型石墨烯、所述η型石墨烯、和所述活性石墨烯水平地布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述活性石墨烯包括石墨烯超晶格。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述石墨烯超晶格具有多量子勢阱電勢。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述石墨烯超晶格包括帶狀的至少一個(gè)石墨烯納米帶，所述石墨烯納米帶將所述P型石墨烯連接至所述η型石墨烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述至少一個(gè)石墨烯納米帶的相對邊緣中的至少一個(gè)邊緣具有鋸齒形形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述至少一個(gè)石墨烯納米帶中的每個(gè)石墨烯納米帶的寬度在3nm至20nm的范圍內(nèi)周期性地變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述至少一個(gè)石墨烯納米帶的相鄰石墨烯納米帶之間的間隔在2nm至19nm的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述石墨烯超晶格包括平行于所述ρ 型石墨烯和所述η型石墨烯的邊界而延伸的至少一個(gè)石墨烯納米帶，所述ρ型石墨烯和所述η型石墨烯的所述邊界位于所述ρ型石墨烯與所述η型石墨烯之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述至少一個(gè)石墨烯納米帶的相對邊緣中的至少一個(gè)邊緣具有鋸齒形形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述石墨烯超晶格具有周期性設(shè)置的量子點(diǎn)圖案。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述活性石墨烯進(jìn)一步包括分散在所述P型石墨烯與所述η型石墨烯之間的多個(gè)石墨烯量子點(diǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，布置有所述石墨烯超晶格的第一區(qū)域和布置有多個(gè)石墨烯量子點(diǎn)的第二區(qū)域不重疊。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，布置有所述石墨烯超晶格的第一區(qū)域和布置有多個(gè)石墨烯量子點(diǎn)的第二區(qū)域交替地布置。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，布置有所述石墨烯超晶格的第一區(qū)域和布置有多個(gè)石墨烯量子點(diǎn)的第二區(qū)域重疊。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述活性石墨烯包括分散在所述ρ 型石墨烯與所述η型石墨烯之間的多個(gè)石墨烯量子點(diǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述石墨烯量子點(diǎn)具有基本上相同的尺寸。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述石墨烯量子點(diǎn)具有至少兩個(gè)不同的尺寸。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述石墨烯量子點(diǎn)包括三個(gè)不同的尺寸，所述三個(gè)不同的尺寸分別與紅色光致發(fā)光、綠色光致發(fā)光、和藍(lán)色光致發(fā)光相對應(yīng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述石墨烯量子點(diǎn)具有基本上相同的形狀。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述石墨烯量子點(diǎn)具有至少兩個(gè)不同的形狀。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述活性石墨烯是這樣一種石墨烯，通過將一個(gè)官能團(tuán)附接至所述石墨烯的表面或邊緣而使得所述石墨烯起作用。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述官能團(tuán)是烷基胺、苯胺、亞甲藍(lán)，或基于胺的聚合物。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述ρ型石墨烯、所述η型石墨烯、 和所述活性石墨烯被基質(zhì)支撐。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述ρ型摻雜劑是選自以下組成的組中的至少一個(gè)元素氧、金、和鉍；選自以下組成的組中的至少一個(gè)化合物CH3NO2、HNO3、 HAuCl4, H2SO4, HC1、和 AuCl3 ；或其混合物。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述η型摻雜劑是選自以下組成的組中的至少一個(gè)元素氮、氟、和錳；NH3 ；或其混合物。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯發(fā)光裝置，其中，所述ρ型石墨烯與所述η型石墨烯水平地隔開。
27.一種制造石墨烯發(fā)光裝置的方法，所述方法包括制備石墨烯；在所述石墨烯的第一區(qū)域上摻雜P型摻雜劑，以形成P型石墨烯；在所述石墨烯的與所述第一區(qū)域隔開的第二區(qū)域上摻雜η型摻雜劑，以形成η型石墨烯；以及在石墨烯的P型石墨烯與η型石墨烯之間的區(qū)域中形成活性石墨烯。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述活性石墨烯的形成包括，圖案化所述石墨烯以形成石墨烯超晶格。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的方法，其中，所述活性石墨烯的形成包括，圖案化所述石墨烯以形成帶狀的至少一個(gè)石墨烯納米帶，所述石墨烯納米帶將所述P型石墨烯連接至所述 η型石墨烯。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其中，所述至少一個(gè)石墨烯納米帶的相對邊緣中的至少一個(gè)邊緣具有鋸齒形形狀。
31.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的方法，其中，所述活性石墨烯的形成包括，圖案化所述石墨烯以形成平行于所述P型石墨烯和所述η型石墨烯的邊界而延伸的至少一個(gè)石墨烯納米帶，所述P型石墨烯和所述η型石墨烯的所述邊界位于所述ρ型石墨烯與所述η型石墨烯之間。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述至少一個(gè)石墨烯納米帶的相對邊緣中的至少一個(gè)邊緣具有鋸齒形形狀。
33.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的方法，其中，所述活性石墨烯的形成包括，圖案化所述石墨烯以形成周期性設(shè)置的量子點(diǎn)圖案。
34.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的方法，其中，所述活性石墨烯的形成進(jìn)一步包括，施加石墨烯量子點(diǎn)。
35.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述活性石墨烯的形成進(jìn)一步包括，施加石墨烯量子點(diǎn)。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中，所述石墨烯量子點(diǎn)具有基本上相同的尺寸。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中，所述石墨烯量子點(diǎn)具有至少兩個(gè)不同的尺寸。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述石墨烯量子點(diǎn)包括三個(gè)不同的尺寸，所述三個(gè)不同的尺寸分別與紅色光致發(fā)光、綠色光致發(fā)光、和藍(lán)色光致發(fā)光相對應(yīng)。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述石墨烯量子點(diǎn)具有基本上相同的形狀。
40.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述石墨烯量子點(diǎn)具有至少兩個(gè)不同的形狀。
41.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述活性石墨烯的形成進(jìn)一步包括，將一個(gè)官能團(tuán)附接至所述活性石墨烯的表面或邊緣。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中，所述官能團(tuán)是烷基胺、苯胺、亞甲藍(lán)，或基于胺的聚合物。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中，將所述官能團(tuán)附接至所述活性石墨烯包括 氧化所述活性石墨烯；使所述活性石墨烯氧化物的羧基與所述官能團(tuán)的胺基起反應(yīng)，以將所述官能團(tuán)附接至所述活性石墨烯氧化物；以及還原附接有所述官能團(tuán)的活性石墨烯氧化物。
44.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述ρ型摻雜劑是選自以下組成的組中的至少一個(gè)元素氧、金、和鉍；選自以下組成的組中的至少一個(gè)化合物CH3N02、HN03、HAuCl4, H2S04、HC1、和AuCl3 ；或其混合物。
45.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述η型摻雜劑是選自以下組成的組中的至少一個(gè)元素氮、氟、和錳；NH3 ；或其混合物。
全文摘要
提供了一種石墨烯發(fā)光裝置及其制造方法。石墨烯發(fā)光裝置包括摻雜有p型摻雜劑的p型石墨烯；摻雜有n型摻雜劑的n型石墨烯；以及布置于p型石墨烯和n型石墨烯之間并發(fā)光的活性石墨烯，其中，p型石墨烯、n型石墨烯和活性石墨烯水平放置。
文檔編號(hào)H01L33/26GK102403430SQ201110276450
公開日2012年4月4日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月16日
發(fā)明者孫哲守, 成漢珪, 李鎮(zhèn)賢, 沈成鉉, 鄭薰在, 高建宇, 高炯德, 黃省元 申請人:三星Led株式會(huì)社