[发明专利]氧化锌/氧化镓核壳微米线及其制备方法、日盲紫外探测器

说明书

技术领域

本发明属于紫外探测器技术领域，尤其涉及一种氧化锌/氧化镓核壳微米线及其制备方法、日盲紫外探测器。

背景技术

日盲紫外探测技术是继红外和激光探测技术之后发展起来的又一军民两用光电探测技术。日盲光谱区是指波长在200～280nm波段的紫外辐射，由于太阳辐射在这一波段的光波几乎完全被地球的臭氧层所吸收，即在这个波段大气层中的背景辐射几乎为零，所以称为日盲。在该光谱范围内，由于具有极低的背景噪音，日盲紫外探测器能轻易探测到飞机、火箭和导弹等飞行目标发动机燃烧所产生的尾焰或羽焰中释放出的大量紫外辐射，所以在军用方面可以应用于空间防务和预警系统；由于红外制导导弹的命中精度因红外对抗技术的日趋成熟，已受到严重威胁，应用红外-紫外双色制导的导弹，在受到敌方红外干扰时，仍可用紫外制导把导弹引向目标；在民用方面可用于紫外天文学、天际通信、火灾监控、汽车发动机监测、石油工业和环境污染的监测等，具有广阔的应用前景。并且同红外探测技术相比，紫外探测还具有虚警率低、不需低温冷却、不扫描、告警器体积小、重量轻等优点。

三元合金AlGaN与ZnMgO是目前研究最为广泛的宽带隙半导体紫外探测器材料。但依靠调节合金中金属组分来调节半导体带隙，以得到对应于日盲波段的三元合金材料仍存在着由于缺少晶格匹配的衬底、原子迁移率不同与晶体结构不同所导致的大量缺陷、裂纹和分相问题，严重制约着器件的各项指标。

目前氧化锌基日盲紫外探测器的响应度仍处于mA/W量级，且合金薄膜的生长需要复杂的工艺设备，如MBE(分子束外延)、MOCVD(金属-有机物化学气相沉积)等，增加了提升日盲紫外探测器性能的成本与难度。因此一个单晶结构、不依赖于掺杂而调带隙的材料更容易实现具有高响应度、快速响应时间的日盲紫外探测器。氧化镓是一种有着良好化学稳定性和热稳定性，并极易制备的二元材料，先前关于氧化镓的研究主要集中于高温气体传感器和导电薄膜中。β相氧化镓晶体的禁带宽度为4.5eV，对应于日盲紫外波段，因此非常适合用作于日盲紫外探测器的功能层材料。但由于半导体材料中的持续光电导效应，其响应速度为s量级，紫外可见抑制比为10³量级。这样的响应速度和抑制比仍然无法满足军事以及民用中快速和微弱信号探测的需求。因此，构建β-氧化镓结型器件就成为了提高其响应度和响应速度的最为直接有效的手段。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供氧化锌/氧化镓核壳微米线及其制备方法、日盲紫外探测器，该氧化锌/氧化镓核壳纳米线制备的日盲紫外探测器具有较好的响应度与响应速度。

本发明提供了一种氧化锌/氧化镓核壳微米线的制备方法，包括：

S1)将氧化锌、氧化镓与碳混合研磨，得到混合粉末；

S2)以所述混合粉末为原料，在设置有氧化锌籽晶层的衬底上进行第一次化学气相沉积，生长氧化锌微米线；然后继续升温，进行第二次化学气相沉积，在氧化锌微米线上生长氧化镓，得到氧化锌/氧化镓核壳微米线。

优选的，所述氧化锌、氧化镓与碳的质量比为1：(0.05～0.5)：(0.8～1.5)。

优选的，所述氧化锌籽晶层的厚度为50～200nm。

优选的，所述第一次化学气相沉积的升温速度为20℃/min～30℃/min；所述第一次化学气相沉积的温度为900℃～1000℃；所述第一次化学气相沉积的时间为8～15min。

优选的，所述第二次化学气相沉积的升温速度为5℃/min～15℃/min；所述第二次化学气相沉积的温度为1100℃～1200℃；所述第二次化学气相沉积的时间为30～50min。

优选的，所述第一次化学气相沉积与第二次化学沉积均在通入保护气体中进行；所述保护气体为氩气。

本发明还提供了一种氧化锌/氧化镓核壳微米线，包括核层与壳层；所述核层为氧化锌微米线；所述壳层为β-氧化镓单晶薄膜。

优选的，所述核层的厚度为5～10μm；所述壳层的厚度为200～900nm。

本发明还提供了一种日盲紫外探测器，包括上述的氧化锌/氧化镓核壳微米线。

优选的，包括：

上述的氧化锌/氧化镓核壳微米线；

与所述氧化锌/氧化镓核壳微米线氧化锌核层相连的第一金属电极；

与所述氧化锌/氧化镓核壳微米线氧化镓壳层相连的第二金属电极。