一種核殼結構發白光器件及其制備方法與流程

本發明涉及光電集成技術領域，具體地說是一種結構簡單、不需要熒光粉、無污染、成本低、發光效率高且穩定的核殼結構發白光器件及其制備方法。

背景技術：

眾所周知，由于在高亮度藍光發光二極管（led）研究方面做出的巨大成就，2014年度諾貝爾物理學獎授予了日本名古屋大學的赤崎勇，天野浩以及美國加州大學的中村修二，藍光led的突破使固體白光照明器件的實現成為可能，這也使得白光led成為人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一次飛躍，白光led是一種直接把電能轉化為白光的新型半導體冷光源，具有效率高、無污染、壽命長、響應快、體積小、易維護等優點，被稱為第四代照明光源（或綠色照明光源），在照明、顯示及軍事領域具有廣闊的應用前景。

目前，實現白光led的方案主要有三種，一是利用藍光led激發黃光熒光粉，二是利用紫外光led激發紅綠藍三基色熒光粉。目前商業化的白光led多采用這兩種方案，然而這兩種途徑都包含二次激發過程，這使得器件的發光效率被降低，在一定程度上制約了器件的進一步發展；第三種方案是將紅、綠、藍三種led封裝在一起直接獲得白光，但由于三種led的驅動電壓各不相同，這不僅使器件的控制電路更加復雜，能耗也將大幅提高。鑒于上述問題的存在，人們一直希望能夠實現無熒光粉的單芯片半導體白光發射器件，特別是在實際生產過程中，一般都是制作完整的發光器件即電極安裝好之后進行產品的合格率檢查，將不合格的產品進行銷毀，這樣增大了工作難度，特別是增加電極的過程中也增大了生產成本。

技術實現要素：

本發明的目的是解決上述現有技術的不足，提供一種結構簡單、不需要熒光粉、無污染、成本低、發光效率高且穩定的核殼結構發白光器件及其制備方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種核殼結構發白光器件，其特征在于所述的該發白光器件的底部襯底為gan襯底層，gan襯底層的上方設有zno薄膜種子層，zno薄膜種子層上方設有zno納米棒，所述的zno納米棒周圍包覆zns:mn薄膜殼層，zno納米棒和zns:mn薄膜殼層構成zno/zns:mn核殼納米棒陣列，zns:mn薄膜殼層、zno納米棒、zno薄膜種子層、gan襯底層構成zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列器件，zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列器件在325nm波長的紫外光激發下，gan襯底層發出的藍光可以透過上面材料，并與zno納米棒的黃綠光和zns:mn薄膜殼層的橙紅光疊加在一起，獲得白光。

本發明所述的zno/zns:mn核殼納米棒陣列的陣列縫隙和頂部填充設有透明導電薄膜，透明導電薄膜將zno/zns:mn核殼納米棒陣列之間的縫隙填充，使zno/zns:mn核殼納米棒陣列之間通過透明導電薄膜相互連接，所述的gan襯底層表面設有pt/ni（50nm/30nm）電極，帶有透明導電薄膜的zns:mn/zno核殼層表面設有pt/ti（50nm/30nm）電極，在正向電壓激勵下，該器件呈現白光發射。

一種核殼結構發白光器件的制備方法，其特征在于所述的制作步驟如下：

步驟一：清洗gan襯底，將mg摻雜的p-gan外延片（以藍寶石（0001）為襯底，在未摻雜的gan緩沖層上生長了約1μm厚的mg摻雜p-gan薄膜），先后放入丙酮和乙醇溶液中超聲波振蕩清洗10-30min，然后用去離子水沖洗干凈，用氮氣吹干，gan襯底層的發光峰位為430-450nm；

步驟二：在gan襯底層上沉積zno薄膜種子層，沉積zno薄膜種子層的方法有：脈沖激光沉積法、磁控濺射法、電子束蒸發法，沉積的zno的厚度為30-50nm；

步驟三：在zno薄膜種子層上制備zno納米棒，制備zno納米棒的方法有：水熱合成法、化學水浴沉積法、電沉積法，zno納米棒的發光峰位為375-387nm和560-580nm；

步驟四：在zno納米棒上包覆zns:mn薄膜殼層，沉積zns:mn薄膜殼層的方法有：脈沖激光沉積法、磁控濺射法、電子束蒸發法，zns:mn薄膜殼層的發光峰位為580-610nm，zno納米棒和zns:mn薄膜殼層構成zno/zns:mn核殼納米棒陣列，zns:mn薄膜殼層、zno納米棒、zno薄膜種子層、gan襯底層構成zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列器件，zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列器件在325nm波長的紫外光激發下，gan襯底層發出的藍光可以透過上面材料，并與zno納米棒的黃綠光和zns:mn薄膜殼層的橙紅光疊加在一起，獲得白光，色坐標為（0.31~0.35，0.30~0.34）再進行增加電極進行生產實用；

步驟五：在zno/zns:mn核殼納米棒陣列的頂端沉積透明導電薄膜，厚度為100-120nm，透明導電薄膜填充在zno/zns:mn核殼納米棒陣列縫隙內，并覆在zno/zns:mn核殼納米棒陣列的頂端使zno/zns:mn核殼納米棒陣列相互連接；

步驟六：分別在gan襯底層制備pt/ni（50nm/30nm）電極，在包覆zno/zns:mn核殼納米棒陣列表面的透明導電薄膜上制備pt/ti（50nm/30nm）電極；

步驟七：用正向電壓激發zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列，得到可見光區較強的白光發射，得到的白光發射光譜波長范圍為350-800nm，色坐標為（0.335~0.3393，0.3334~0.3366）。

本發明所述的透明導電薄膜為ito透明導電薄膜，最上層的ito透明導電薄膜既不影響發光效率，又簡便了器件的制作。

本發明所述的zns:mn薄膜殼層中的mn2+的摻雜濃度為1%~3%，在該摻雜濃度下zns:mn薄膜殼層中可以出現mn2+的580-610nm左右的適當強度的橙紅光發射，這樣核殼納米棒陣列器件就會產生較好的發光色坐標。

本發明所述的zns:mn薄膜殼層中的mn2+的最優化摻雜濃度為1%，在該摻雜濃度下zns:mn薄膜殼層中可以出現mn2+的580-610nm左右的適當強度的橙紅光發射，這樣核殼納米棒陣列器件就會產生最優化的發光色坐標。

本發明由于采用上述結構和制備方法，具有結構簡單、不需要熒光粉、無污染、成本低、發光效率高且穩定等優點。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是帶有電極的結構示意圖。

圖3是透明導電薄膜的結構示意圖。

圖4是本發明的色度圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進一步說明：

如附圖所示，一種核殼結構發白光器件，其特征在于所述的該發白光器件的底部襯底為gan襯底層1，gan襯底層1的上方設有zno薄膜種子層2，zno薄膜種子層2上方設有zno納米棒3，所述的zno納米棒3周圍包覆zns:mn薄膜殼層4，zno納米棒3和zns:mn薄膜殼層4構成zno/zns:mn核殼納米棒陣列，zns:mn薄膜殼層4、zno納米棒3、zno薄膜種子層2、gan襯底1層構成zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列器件，zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列器件在325nm波長的紫外光激發下，gan襯底層1發出的藍光可以透過上面材料，并與zno納米棒3的黃綠光和zns:mn薄膜殼層4的橙紅光疊加在一起，獲得白光，所述的zno/zns:mn核殼納米棒陣列的陣列縫隙和頂部填充設有透明導電薄膜5，透明導電薄膜5將zno/zns:mn核殼納米棒陣列之間的縫隙填充，使zno/zns:mn核殼納米棒陣列之間通過透明導電薄膜5相互連接，所述的gan襯底層1表面設有pt/ni（50nm/30nm）電極6，帶有透明導電薄膜的zns:mn/zno核殼層表面設有pt/ti（50nm/30nm）電極7，在正向電壓激勵下，該器件呈現白光發射。

一種核殼結構發白光器件的制備方法，其特征在于所述的制作步驟如下：

步驟一：清洗gan襯底，將mg摻雜的p-gan外延片（以藍寶石（0001）為襯底，在未摻雜的gan緩沖層上生長了約1μm厚的mg摻雜p-gan薄膜），先后放入丙酮和乙醇溶液中超聲波振蕩清洗10-30min，然后用去離子水沖洗干凈，用氮氣吹干，gan襯底層的發光峰位為430-450nm；

步驟二：在gan襯底層上沉積zno薄膜種子層，沉積zno薄膜種子層的方法有：脈沖激光沉積法、磁控濺射法、電子束蒸發法，沉積的zno的厚度為30-50nm；

步驟三：在zno薄膜種子層制備zno納米棒，制備zno納米棒的方法有：水熱合成法、化學水浴沉積法、電沉積法，zno納米棒的發光峰位為375-387nm和560-580nm；

步驟四：在zno納米棒上包覆zns:mn薄膜殼層，沉積zns:mn薄膜殼層的方法有：脈沖激光沉積法、磁控濺射法、電子束蒸發法，zns:mn薄膜殼層的發光峰位為580-610nm，zno納米棒和zns:mn薄膜殼層構成zno/zns:mn核殼納米棒陣列，zns:mn薄膜殼層、zno納米棒、zno薄膜種子層、gan襯底層構成zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列器件，zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列器件在325nm波長的紫外光激發下，gan襯底層發出的藍光可以透過上面材料，并與zno納米棒的黃綠光和zns:mn薄膜殼層的橙紅光疊加在一起，獲得白光，色坐標為（0.31~0.35，0.30~0.34）再進行增加電極進行生產實用；

步驟五：在zno/zns:mn核殼納米棒陣列的頂端沉積透明導電薄膜，厚度為100-120nm，透明導電薄膜填充在zno/zns:mn核殼納米棒陣列縫隙內，并覆在zno/zns:mn核殼納米棒陣列的頂端使zno/zns:mn核殼納米棒陣列相互連接；

步驟六：分別在gan襯底層制備pt/ni（50nm/30nm）電極，在包覆zno/zns:mn核殼納米棒陣列表面的透明導電薄膜上制備pt/ti（50nm/30nm）電極；

步驟七：用正向電壓激發zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列，得到可見光區較強的白光發射，得到的白光發射光譜波長范圍為350-800nm，色坐標為（0.335~0.3393，0.3334~0.3366）。

本發明所述的透明導電薄膜為ito透明導電薄膜，最上層的ito透明導電薄膜既不影響發光效率，又簡便了器件的制作。

本發明所述的zns:mn薄膜殼層中的mn2+的摻雜濃度為1%~3%，在該摻雜濃度下zns:mn薄膜殼層中可以出現mn2+的580-610nm左右的適當強度的橙紅光發射，這樣核殼納米棒陣列器件就會產生較好的發光色坐標。

本發明所述的zns:mn薄膜殼層中的mn2+的最優化摻雜濃度為1%，在該摻雜濃度下zns:mn薄膜殼層中可以出現mn2+的580-610nm左右的適當強度的橙紅光發射，這樣核殼納米棒陣列器件就會產生最優化的發光色坐標。

上述步驟五中透明導電薄膜可由另一種節約成本的透明導電薄膜代替，其制作步驟如下：

步驟1：在zno/zns:mn核殼納米棒陣列的頂端上沉積zno薄膜層，沉積zno薄膜層的方法有：脈沖激光沉積法、電子束蒸發法、磁控濺射法，沉積的zno的厚度為20-60nm；

步驟2：在zno薄膜上沉積au膜層，沉積au膜層的方法有：脈沖激光沉積法、電子束蒸發法、磁控濺射法。au層厚度為6-30nm；

步驟3：在au膜上沉積zns薄膜層，沉積zns薄膜層的方法有：脈沖激光沉積法、電子束蒸發法、磁控濺射法，沉積的zns的厚度為20-60nm。

本發明的優點和有益效果如下：

核殼結構發白光器件的優點：

1.器件結構簡單、不需要熒光粉、無污染、成本低、發光效率高且穩定。

2.采用zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列體系，使光吸收效率增強，所以光學特性十分優異，輸運電子能力也較強。

3.zno納米棒外面包覆的zns:mn層，可以使器件發光的色坐標更接近標準白光（0.33,0.33）。

4.最上層的ito透明導電薄膜既不影響發光效率，又簡便了器件的制作。

5.器件的最小開啟電壓約為6v，明顯小于文獻報道的器件的開啟電壓。

6.不論用紫外光激發還是電壓激勵，都可以得到較好的白光發射。

7.降低了生產成本，加快了工作效率。

8.gan襯底層上設有zno薄膜種子層作為zno納米棒生長的緩沖層和成核籽晶層，而zno薄膜種子層的作用可以減小zno納米棒和襯底之間的晶格失配，使zno納米棒分布均勻、垂直有序、排列整齊地生長，由于zno薄膜種子層的存在，使得生長得到的zno納米棒排列整齊、結構致密、方向性更好，這就使得zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列的發光性能很好。

9.zns:mn薄膜殼層中的mn2+摻雜濃度為1.0%，根據該制備方法和制備條件使得到的zns:mn薄膜殼層中出現了mn2+的580-610nm左右的橙紅光發射，這樣核殼納米棒陣列器件就會產生最優化的發光色坐標。

本產品在本專利的制備方法和制備條件其他因素全部相同的情況下，根據zns:mn薄膜殼層中的mn2+摻雜濃度的不同得出電致發光峰位和發光色坐標的表格如下（表一）：

表一：

根據表一可以看出：在mn2+摻雜濃度為1%~3%的情況下，電致發光長波長峰位在600nm左右，這是由于產品的zns:mn薄膜殼層中出現了mn2+的600nm左右的橙紅光發射，其中摻雜濃度為1.0%時，核殼納米棒陣列器件的發光色坐標最接近標準白光（0.33,0.33）。

本產品在本專利的制備方法和制備條件等其他因素全部相同的情況下，根據激勵電壓不同產生的不同發光色坐標表格如下（表二）：

表二：

根據表二可以看出：在較低激勵電壓6~20v的激勵電壓的情況下，其都可以產生接近標準白光（0.33,0.33）的發光色坐標，高電壓激勵下，就會因為高電壓產生較高的熱量，對器件易產生損壞，器件的使用壽命降低，符合綠色能源生產標準。

透明導電薄膜的優點：

原始運用ito透明導電薄膜中，ito透明導電薄膜內含有in元素，但是自然界中in含量極少，價格昂貴，而且單層的透明導電氧化物薄膜高溫下易被氧化，難于實現穩定摻雜，本申請制作的透明導電薄膜三明治結構，其結構簡單、成本低；透過率高（>86.6%），面電阻低（<26ω/sq），品質因數高（>6.562×10-3ω-1）；熱穩定性、抗腐蝕性較強；將zno作為底層介質，zns作為表層介質，可以有效防止制備過程中金屬au層的氧化，提高透明導電三層復合薄膜的光電性能。

本發明中核殼結構發光器件的實施例：

實施例1

步驟一：清洗gan襯底，先后放入丙酮和乙醇溶液中超聲波振蕩清洗10-30min，然后用去離子水沖洗干凈，用氮氣吹干；

步驟二：在gan襯底層上用電子束蒸發法沉積zno薄膜種子層，zno靶的純度為99.99%，真空度優于1.0×10-4pa，鍍膜時電子束流為8ma，陽極電壓為6kv，蒸發時間為10-20min，襯底溫度為rt-300℃，zno薄膜的厚度為30-50nm；

步驟三：在zno薄膜種子層上用電沉積法制備zno納米棒，準確稱取一定量的zn(no3)26h2o溶于去離子水中，配制一定濃度的電沉積溶液；控制電沉積溶液的溫度為60-80℃電沉積時間為1-2h，以2.0cm×2.5cm導電玻璃為工作電極，pt電極為對電極，飽和甘汞電極為參比電極，采用恒電位法制備zno納米棒陣列。

步驟四：在zno納米棒上用電子束蒸發法包覆zns:mn薄膜層，zns:mn靶的純度為99.99%，真空度優于1.0×10-4pa，鍍膜時電子束流為8ma，陽極電壓為6kv，蒸發時間為20-40min，襯底溫度為200-300℃，蒸鍍完畢后，zns:mn薄膜樣品在7.5×10-5pa真空條件下300-400℃退火0.5-1h，zns:mn薄膜的發光峰位為580-610nm，zno納米棒和zns:mn薄膜殼層構成zno/zns:mn核殼納米棒陣列，zns:mn薄膜殼層、zno納米棒、zno薄膜種子層、gan襯底層構成zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列器件，zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列器件在325nm波長的紫外光激發下，gan襯底層發出的藍光可以透過上面材料，并與zno納米棒的黃綠光和zns:mn薄膜殼層的橙紅光疊加在一起，獲得白光，再進行增加電極進行生產實用；

步驟五：在zno/zns:mn核殼納米棒陣列的頂端用電子束蒸發法沉積ito透明導電薄膜，厚度為100-120nm，透明導電薄膜填充在zno/zns:mn核殼納米棒陣列縫隙內，并覆在zno/zns:mn核殼納米棒陣列的頂端使zno/zns:mn核殼納米棒陣列相互連接。

步驟六：分別在gan襯底層表面用電子束蒸發法制備pt/ni（50nm/30nm）電極，在包覆zno/zns:mn核殼納米棒陣列表面的透明導電薄膜上用電子束蒸發法制備pt/ti（50nm/30nm）電極，為了保證較好的歐姆接觸，樣品在300-500℃退火10-30min；

步驟七：用6-20v的正向電壓激發zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列，得到可見光區波長350-900nm的白光。

實施例2

步驟一：清洗gan襯底，先后放入丙酮和乙醇溶液中超聲波振蕩清洗10-30min，然后用去離子水沖洗干凈，用氮氣吹干；

步驟二：在gan襯底層上用脈沖激光沉積法沉積zno薄膜種子層，使用波長為248nm，脈寬為10ns的氟化氪準分子激光器，聚焦在zno陶瓷靶材（99.99%）上，激光脈沖能量為250-350mj，激光脈沖重復頻率5-10hz，聚焦在陶瓷靶材上的面積為4mm2，能量密度6j/cm2，真空室背底真空為10-7pa，zno沉積時的源-基距為4-6cm，生長溫度為rt-300℃，zno薄膜的厚度為30-50nm；

步驟三：在zno薄膜種子層上用水熱合成法制備zno納米棒，分別配制zn(no3)2溶液和六亞甲基四胺（hmt）溶液，濃度均為0.01~0.03mol/l，將摩爾比為1:1的溶液混合后倒入水熱反應釜中，然后放入準備好的gan襯底，將反應釜放入電恒溫鼓風干燥箱并升溫至90-120℃，生長時間為2-5h，待反應結束將反應釜自然冷卻至室溫，取出樣品并用大量去離子水沖洗，然后放入烘箱在80-100℃下干燥0.5-1h，zno納米棒的發光峰位為373-387nm和560-580nm；

步驟四：在zno納米棒上用脈沖激光沉積法包覆zns:mn薄膜層，使用波長為248nm，脈寬為10ns的氟化氪準分子激光器，聚焦在zns:mn陶瓷靶材（99.99%）上，激光脈沖能量為250-350mj，激光脈沖重復頻率5hz，聚焦在陶瓷靶材上的面積為4mm2，能量密度6j/cm2。真空室背底真空為10-7pa，zns:mn沉積時的源-基距為4-6cm，生長溫度為200-300℃，zns:mn薄膜的發光峰位為580-610nm，zno納米棒和zns:mn薄膜殼層構成zno/zns:mn核殼納米棒陣列，zns:mn薄膜殼層、zno納米棒、zno薄膜種子層、gan襯底層構成zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列器件，zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列器件在325nm波長的紫外光激發下，gan襯底層發出的藍光可以透過上面材料，并與zno納米棒的黃綠光和zns:mn薄膜殼層的橙紅光疊加在一起，獲得白光，再進行增加電極進行生產實用；

步驟五：在zno/zns:mn核殼納米棒陣列的頂端用脈沖激光沉積法沉積ito透明導電薄膜，厚度為100-120nm，透明導電薄膜填充在zno/zns:mn核殼納米棒陣列縫隙內，并覆在zno/zns:mn核殼納米棒陣列的頂端使zno/zns:mn核殼納米棒陣列相互連接。

步驟六：分別在gan襯底層表面用脈沖激光沉積法制備pt/ni（50nm/30nm）電極，在包覆zno/zns:mn核殼納米棒陣列表面的透明導電薄膜上用脈沖激光沉積法制備pt/ti（50nm/30nm）電極，為了保證較好的歐姆接觸，樣品在300-500℃退火10-30min；

步驟七：用6-20v的正向電壓激發zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列，得到可見光區波長350-900nm的白光。

實施例3

步驟一：清洗gan襯底，先后放入丙酮和乙醇溶液中超聲波振蕩清洗10-30min，然后用去離子水沖洗干凈，用氮氣吹干。

步驟二：在gan襯底層上用磁控濺射法沉積zno薄膜種子層，zno靶的純度為99.99%，本底真空為6×10-4pa，采用99.9%的高純氬氣，氬氣壓強為0.1-0.3pa，氬氣流量為20sccm，濺射功率為100w，靶與襯底間距離為4-6cm，沉積溫度為rt-300℃，沉積時間為0.5-1h，zno薄膜的厚度為30-50nm；

步驟三：在zno薄膜種子層上用化學水浴沉積法制備zno納米棒，配置一定比例的硝酸鋅(以此作為zn源)和六次甲基四胺(c6h12n4)的水溶液,其中zn(no3)2和c6h12n4的物質的量比為1∶1，將長有zno薄膜種子層的gan襯底層豎直放置在上述溶液中,在一定的水浴溫度(20-90℃)下靜置2-4h，樣品從溶液中取出后,用去離子水漂洗,以去除附著在表面的沉積物，然后放入烘箱在60-80℃下干燥0.5-1h，zno納米棒的發光峰位為373-387nm和560-580nm。

步驟四：在zno納米棒上用磁控濺射法包覆zns:mn薄膜層，利用機械泵和分子泵兩級抽真空系統，將背底真空抽至~10-4pa，通入高純20sccmar氣，濺射室真空保持在2.0-3.0pa，襯底溫度保持在200-300℃，射頻頻率調至120w。沉積時間為0.5-1h，zns:mn薄膜的發光峰位為595nm；，zno納米棒和zns:mn薄膜殼層構成zno/zns:mn核殼納米棒陣列，zns:mn薄膜殼層、zno納米棒、zno薄膜種子層、gan襯底層構成zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列器件，zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列器件在325nm波長的紫外光激發下，gan襯底層發出的藍光可以透過上面材料，并與zno納米棒的黃綠光和zns:mn薄膜殼層的橙紅光疊加在一起，獲得白光，再進行增加電極進行生產實用；

步驟五：在zno/zns:mn核殼納米棒陣列的頂端用磁控濺射法沉積ito透明導電薄膜，厚度為100-120nm，透明導電薄膜填充在zno/zns:mn核殼納米棒陣列縫隙內，并覆在zno/zns:mn核殼納米棒陣列的頂端使zno/zns:mn核殼納米棒陣列相互連接。

步驟六：分別在gan襯底層表面用磁控濺射法制備pt/ni（50nm/30nm）電極，在包覆zno/zns:mn核殼納米棒陣列表面的透明導電薄膜上用磁控濺射法制備pt/ti（50nm/30nm）電極，為了保證較好的歐姆接觸，樣品在300-500℃退火10-30min。

步驟七：用6-20v的正向電壓激發zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列，得到可見光區波長350-900nm的白光。

本發明核殼結構發光器件中透明導電薄膜的實施例

實施例1

步驟1：在zno/zns:mn核殼納米棒陣列的頂端上用脈沖激光沉積法沉積zno薄膜層，使用波長為248nm，脈寬為10ns的氟化氪準分子激光器，聚焦在zno陶瓷靶材（99.99%）上，激光脈沖能量為250-300mj，激光脈沖重復頻率5-10hz，聚焦在陶瓷靶材上的面積為4mm2，能量密度6j/cm2，真空室背底真空為10-7pa，zno沉積時的源-基距為4-6cm，生長溫度為室溫rt-300℃，zno薄膜的厚度為20-60nm；

步驟2：在zno薄膜層上用脈沖激光沉積法沉積au膜層，使用波長為248nm，脈寬為10ns的氟化氪準分子激光器，聚焦在au靶材（99.999%）上，激光脈沖能量為300-350mj，激光脈沖重復頻率5-10hz，聚焦在陶瓷靶材上的面積為4mm2，能量密度6j/cm2。真空室背底真空為10-7pa，au沉積時的源-基距為4-6cm，生長溫度為室溫rt-100℃。au膜的厚度為6-30nm。

步驟3：在au膜層上用脈沖激光沉積法沉積zns薄膜層，使用波長為248nm，脈寬為10ns的氟化氪準分子激光器，聚焦在zns陶瓷靶材（99.99%）上，激光脈沖能量為250-350mj，激光脈沖重復頻率5-10hz，聚焦在陶瓷靶材上的面積為4mm2，能量密度6j/cm2。真空室背底真空為10-7pa，zns沉積時的源-基距為4-6cm，生長溫度為室溫rt-300℃，zns薄膜的厚度為20-60nm。

實施例2

步驟1：在zno/zns:mn核殼納米棒陣列的頂端上用電子束蒸發法沉積zno薄膜層，zno靶的純度為99.99%，真空度優于1.0×10-4pa，鍍膜時電子束流為8ma，陽極電壓為6kv，襯底溫度為rt-300℃，zno薄膜的厚度為20-60nm。蒸鍍完畢后，zno薄膜層樣品在7.5×10-5pa真空條件下300-500℃退火0.5-1h；

步驟2：在zno薄膜層上用電子束蒸發法沉積au膜層，au靶的純度為99.999%，真空度優于1.0×10-4pa，鍍膜時電子束流為8ma，陽極電壓為6kv，襯底溫度為rt-100℃，au薄膜的厚度為6-30nm。蒸鍍完畢后，au薄膜樣品在7.5×10-5pa真空條件下200-300℃退火0.5-1h；

步驟3：在au膜層上用電子束蒸發法沉積zns薄膜層，zns靶的純度為99.99%，真空度優于1.0×10-4pa，鍍膜時電子束流為8ma，陽極電壓為6kv，襯底溫度為rt-300℃，zns薄膜的厚度為20-60nm。蒸鍍完畢后，zns薄膜樣品在7.5×10-5pa真空條件下300-500℃退火0.5-1h。

實施例3

步驟1：在zno/zns:mn核殼納米棒陣列的頂端上用磁控濺射法沉積zno薄膜層，zno靶的純度為99.99%，本底真空為6×10-4pa，采用99.9%的高純氬氣，氬氣壓強為0.1-0.2pa，氬氣流量為20sccm，濺射功率為100w，靶與襯底間距離為4-6cm，沉積溫度為rt-300℃，zno薄膜的厚度為20-60nm；

步驟2：在zno薄膜層上用磁控濺射法沉積au膜層，au靶的純度為99.999%，本底真空為6×10-4pa，采用99.9%的高純氬氣，氬氣壓強為0.1-0.2pa，氬氣流量為20sccm，濺射功率為100w，靶與襯底間距離為4-6cm，沉積溫度為rt-100℃，au薄膜的厚度為6-30nm；

步驟3：在au膜層上用磁控濺射法沉積zns薄膜層，zns靶的純度為99.99%，本底真空為6×10-4pa，采用99.9%的高純氬氣，氬氣壓強為0.1-0.2pa，氬氣流量為20sccm，濺射功率為100w，靶與襯底間距離為4-6cm，沉積溫度為rt-300℃，zns薄膜的厚度為20-60nm。

本發明在實際生產過程中，制作zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列器件和透明導電薄膜的過程中，采用的膜層和zno納米棒的制備方法不限于本專利文件中的方法，凡是能制作出膜層的方法都可以在本專利中運用，透明導電薄膜中的au膜層也不僅限于au金屬，也可由其他透過性、導電性能好的金屬代替，在制備zns:mn/zno/gan核殼納米棒陣列器件完成后進行紫外光激發檢驗，若不發白光進行再次試驗調整，若發白光就增加透明導電薄膜和電極進行實際測試和應用，這樣降低了生產出產品的不合格率，降低生產成本。