[发明专利]日盲紫外光电化学光探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种日盲紫外光电化学光探测器及其制备方法，该光探测器包括光电极，所述光电极包括衬底，还包括在所述衬底表面上形成的p型/n型掺杂氮化镓基(Gallium Nitride,简称GaN)基纳米孔阵列。另外，在GaN基纳米孔阵列上修饰助催化剂纳米颗粒作为光电极，优化了分子的吸脱附过程，提高了光电极在溶液中的氧化还原反应速率。同时，进一步优化光电化学装置设计，改变电解质溶液环境，最终实现高响应度、灵敏度高、快速反应、经济环保、自供能(无需外加额外电能)的新型日盲紫外光探测器。

技术领域

本发明涉及光电化学光探测器技术领域，具体涉及一种日盲紫外光电化学光探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测器(即，光探测器)，即捕获光信号并将其转换为电信号的器件，被广泛应用于成像，通信，传感，计算，新兴可穿戴设备和宇宙空间领域探测等领域。光探测器在军事和国民经济的各个领域有广泛用途。

现今的光探测器大都基于简单的金属-半导体-金属(Metal-Semiconductor-Metal,即MSM)结构，MSM结构光探测器在工作时需要施加外部偏压，不仅耗费电力，在响应度及响应速度等方面也有待提高。与传统MSM半导体肖特基结、p-n/n-n结所组成的光电探测器相比，光电化学光探测器具有以下优势：无需外加额外电能；光响应度更高，响应时间可调；制造工艺简单且成本低。

虽然光电化学光探测器相对传统的光探测器具有很大的技术优势，但尚处于起步阶段。光电化学光探测器由光电化学反应发展而来，目前光电化学反应的研究热点主要为人工光合作用，即模拟太阳光下(可见光波段)的氧化还原反应，用于光电催化研究。而光电化学光探测器研究不多，包括红外光波段和紫外光波段光电化学光探测器研究，而日盲紫外波段的光电化学光探测器更加缺乏研究。

现有光电化学光探测器制备材料主要为粉体材料或纳米片材料，晶体质量差，氧化还原反应速率慢，光探测效果差，例如氧化镓纳米材料。因此，制备出适用于光电化学光探测器的高晶体质量半导体并将其应用于意义重大的日盲紫外光探测领域十分重要。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为制备出高晶体质量半导体材料或结构应用于意义重大的日盲紫外光探测领域，本发明提出一种日盲紫外光电化学光探测器及其产品、制备方法。

(二)技术方案

本发明的一个方面提出了一种日盲紫外光电化学光探测器，包括光电极，光电极包括衬底，还包括在衬底表面上形成的氮化镓(Gallium Nitride,简称GaN)基纳米孔阵列。

可选地，GaN基纳米孔直径为0.1μm-5μm，深度为50nm-600nm。

可选地，GaN基纳米孔阵列中相邻纳米孔之间的间距为0.1μm-5μm。

可选地，衬底包括蓝宝石衬底、氮化镓衬底、氧化镓衬底、碳化硅衬底、硅衬底或具备GaN基材料薄膜的衬底。

可选地，衬底和GaN基纳米孔阵列之间还包括缓冲层，缓冲层包括至少三层中间层，缓冲层材料包括氮化铝、氮化镓等。

可选地，缓冲层包括形成于衬底上的第一中间层；形成于第一中间层上的第二中间层；形成于第二中间层上的第三中间层。

可选地，GaN基纳米孔阵列为n型GaN基纳米孔阵列，光电极的GaN基纳米孔阵列表面还包括覆盖于纳米孔阵列表面的保护层，保护层厚度小于等于10nm，保护层材料至少包括二氧化钛。

可选地，光电极还包括分布于保护层表面的助催化剂纳米颗粒，所述助催化剂纳米颗粒包括可为具水还原反应活性的金属颗粒，所述金属颗粒材料包括铂、铼、钯、铱、铑、铁、钴或镍等及其相关多元合金。也可为具水氧化反应活性的金属颗粒，包括铱、铁、钴、镍或钌等及其相关多元合金。