[发明专利]一种β-氧化镓纳米阵列的制备方法

说明书

本发明公开了一种β‑氧化镓纳米阵列的制备方法，所述方法利用水浴法制备GaOOH种子层，然后利用水热法在种子层上制备GaOOH纳米阵列，最后通过热退火获得β‑Ga₂O₃纳米阵列。本发明的方法是一种绿色化学方法，采用化学方法种子层和纳米阵列，阵列排列整齐，尺寸均匀，制备方法简单廉价，易推广，利于大面积制备，并由于制备了GaOOH种子层，可不限定衬底，可使用石英、硅、透明导电衬底（ITO或FTO）、蓝宝石（C‑Al₂O₃）等衬底，利于不同的应用。

技术领域

本发明涉及一种β-Ga₂O₃纳米阵列的制备方法。

背景技术

β-Ga₂O₃的带隙为4.9 eV，常用来作为功率器件，由于带隙位于日盲紫外波段，在光电探测领域的应用也得到广泛关注，尤其一维β-Ga₂O₃纳米阵列具有晶体质量高、载流子传输速率高等优点，是优异的紫外探测材料。

但是，目前获得β-氧化镓的纳米材料的方法存在以下问题：（1）Synthesis andcharacterization of gallium oxide nanowires via a hydrothermal method,Materials Chemistry and Physics, 121:142–146 (2010)中利用水热法添加表面活性剂制备了不同形貌的纳米氧化镓，制得的氧化镓是杂乱无章的，不能形成排列规则的阵列，导致制备器件困难，性能较差，暗电流高，响应时间长，性质不稳定，难于重复，不能满足实际应用的需求。（2）Perovskite Nanoparticle-Sensitized Ga₂O₃ Nanorod Arrays for CODetection at High Temperature, ACS Applied Materials& Interfaces 8: 8880−8887(2016)采用磁控溅射制备SnO₂种子层，然后在SnO₂上进行水热生长得到GaOOH，然后退火得到β-Ga₂O₃纳米阵列，制备方法复杂，造价高，不利于应用和推广。（3）CN105826433A公开了一种β-氧化镓纳米线阵列薄膜及其制备方法，该方法需要在特定衬底蓝宝石衬底（c-Al₂O₃）表面进行高温烧结，获得β-氧化镓纳米线阵列。因此制备工艺简单、成本低廉和排列整齐的β-Ga₂O₃纳米阵列和制备方法对于促进β-Ga₂O₃的光电器件的应用具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种β-氧化镓纳米阵列的制备方法。经过此方法获得的纳米阵列不受衬底的限制，阵列排列整齐，尺寸均匀，且方法简单，利于大面积制备。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种β-氧化镓纳米阵列的制备方法，利用水浴法制备GaOOH种子层，然后利用水热法在种子层上制备GaOOH纳米阵列，最后通过热退火获得β-Ga₂O₃纳米阵列。具体技术方案如下：

一、利用水浴法制备GaOOH种子层：

（1）配置硝酸镓（Ga(NO₃)₃）和六亚甲基四胺（HMT）的混合溶液，控制硝酸镓浓度为0.1~0.6mol/L，HMT浓度为0.5~1mol/L，混合溶液体积为30mL；

（2）将所用衬底生长面向下放置在装有上述混合溶液的烧杯中，利用水浴法进行GaOOH种子层生长，控制水浴温度为80~98℃，生长时间为5~12小时；