[发明专利]一种ZnO纳米棒/p‑GaN薄膜异质结及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种ZnO纳米棒/p-GaN薄膜异质结的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将经过预处理的蓝宝石衬底置于反应腔中，采用脉冲原子层沉积法，先在670℃生长20nm厚的低温AlN缓冲层，然后在1100℃生长高温AlN外延层，得到AlN/蓝宝石模板；

(2)在900℃条件下向反应腔中通入三甲基镓作为Ga源，在AlN/蓝宝石模板生长一层厚度为900nm的本征GaN层I-GaN；然后在750℃条件下向反应腔内同时通入二茂镁和三甲基镓，接着750℃退火处理40min，得到厚度为400nm的p-GaN薄膜；然后在785℃条件下同时向反应腔中通入三乙基镓和NH₃，在p-GaN薄膜上生长GaN量子点，得到GaN/AlGaN量子点样品；

(3)将GaN/AlGaN量子点样品依次放入丙酮、无水乙醇和去离子水中超声清洗；然后将清洗后的GaN/AlGaN量子点样品放入氨水中浸泡10min，接着将GaN/AlGaN量子点样品的生长面朝下放在反应釜中，然后分别倒入等摩尔浓度的硝酸锌溶液和六亚甲基四胺溶液，立刻将反应釜放入120℃的烘箱中加热2-3h，立即取出反应釜用冷水冲洗以快速降温，GaN量子点上生长出垂直于p-GaN薄膜的ZnO纳米棒阵列，然后取出样品进行清洗干燥，缓慢降温，即得到ZnO纳米棒/p-GaN薄膜异质结。

2.根据权利要求1所述的ZnO纳米棒/p-GaN薄膜异质结的制备方法，其特征在于：步骤(1)中蓝宝石衬底预的处理方式为：将蓝宝石衬底在1050℃、NH₃氛围中进行高温退火，去除蓝宝石表面的污渍，并使NH₃中的N元素与蓝宝石表面的O成键，从而将其氮化。

3.根据权利要求1所述的ZnO纳米棒/p-GaN薄膜异质结的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的脉冲原子层沉积法为：将三甲基铝连续不断地通过载气通入反应腔，交替进行：(i)持续0.1min通NH₃，(ii)持续0.15min不通NH₃。

4.根据权利要求1所述的ZnO纳米棒/p-GaN薄膜异质结的制备方法，其特征在于：步骤(2)中在785℃条件下同时向反应腔中通入三乙基镓和NH₃时，三乙基镓和NH₃流量分别为32.6μmol/min和1400sccm，量子点的生长时间为11s，中断时间为30s。

5.根据权利要求1所述的ZnO纳米棒/p-GaN薄膜异质结的制备方法，其特征在于：所述的氨水由质量分数为28％的分析纯氨水加去离子水稀释5倍得到；所述硝酸锌溶液的浓度为0.05mol/L，六亚甲基四胺溶液的浓度为0.05mol/L。

6.一种ZnO纳米棒/p-GaN薄膜异质结，其特征在于：由权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到，纳米棒的平均直径为200nm，平均高度为1.7μm。

7.权利要求6所述的ZnO纳米棒/p-GaN薄膜异质结作为紫外发光器件的应用。

8.一种利用权利要求6所述的ZnO纳米棒/p-GaN薄膜异质结制备紫外LED器件的方法，其特征在于，包括以下步骤：首先采用PMMA填充ZnO纳米棒阵列之间的间隙；然后利用光刻工艺去除部分ZnO纳米棒获得用于制作p电极的区域；采用电子束蒸发工艺，在ZnO纳米棒阵列顶部直接蒸镀ITO薄膜并退火，然后在ITO薄膜上蒸镀Al/Pt电极，在P-GaN薄膜上蒸镀Au/Ti电极，最后在ITO薄膜上盖一层玻璃，即得到紫外LED器件。

9.一种紫外LED器件，其特征在于：由权利要求8所述的方法制备得到。

10.权利要求9所述的紫外LED器件在发光领域的应用。