[发明专利]光电化学光探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型光电化学光探测器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：根据所述光探测器的待探测光波长选择氮化镓基化合物半导体材料组分；根据所述组分在衬底表面上形成氮化镓基纳米线；所述氮化镓基纳米线上均匀修饰助催化剂纳米颗粒；对已修饰助催化剂纳米颗粒的氮化镓基纳米线进行封装得到光电极；以及利用所述光电极制备所述光电化学光探测器。仅在纳米线生长过程中调整纳米线中组分含量即可生产出应用于不同光探测场景的光探测器。最后采取相同工艺流程制备高响应度、快速反应、经济环保、自供能的新型全波段光电化学光探测器。本发明开创性的将氮化镓基纳米线应用于光电化学光探测器的研究中，具有十分重要的意义。

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。光电探测器在军事和国民经济的各个领域有广泛用途。在可见光或近红外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等；在红外波段主要用于导弹制导、红外热成像、红外遥感等方面；紫外波段主要用于火焰探测，导弹警报，臭氧监测和非视距光通信等。

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方面也有待提高；同时，为了满足不同应用需求，MSM结构的光电探测器的研究涉及的材料体系和结构纷乱复杂，没有统一的设计和制备方法，无法适应于大规模生产可应用于各波段光探测器的需要。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述传统MSM或者平面薄膜结构光探测器整体光探测性能较差，同时无法适应于全光谱光探测器大规模生产等问题，本发明提出了一种光电化学光探测器及其制备方法。

(二)技术方案

本发明的一个方面提出了一种光电化学光探测器的制备方法，所述方法包括：根据光探测器的待探测光波长选择氮化镓基材料组分；根据所述组分在衬底表面上形成氮化镓基纳米线；在所述氮化镓基纳米线上修饰助催化剂纳米颗粒；对已修饰助催化剂纳米颗粒的氮化镓基纳米线进行封装得到光电极；以及利用光电极制备光电化学光探测器。

可选地，根据光探测器的待探测光波长选择氮化镓基化合物半导体材料组分，包括：根据下述公式：Eg＝3.42eV+x×2.86eV–x(1–x)×1.0eV确定与待探测光波长对应的在Al_xGa_1-xN的Al组分；或根据下述公式：Eg＝3.42eV–x×2.65eV–x(1–x)×2.4eV确定与待探测光波长对应的在In_xGa_1-xN中的In组分，Eg为化合物半导体的禁带宽度，对应不同光波段的吸收波长，通过禁带宽度可以得出对应的吸收波长。

可选地，根据所述组分在衬底表面上形成氮化镓基纳米线，还包括：在衬底上形成纳米孔阵列结构，纳米孔阵列结构的厚度小于等于50nm；在纳米孔中定位填充p型掺杂或n型掺杂的氮化镓基材料形成复合层，以及在复合层的表面上、对应于纳米孔的位置继续形成p型掺杂或n型掺杂的氮化镓基纳米线；或将复合层的纳米孔阵列结构去除以在衬底表面上形成p型掺杂或n型掺杂的氮化镓基纳米线。

可选地，根据所述组分在衬底表面上形成氮化镓基纳米线，还包括：在所述衬底上形成p型掺杂或n型掺杂的氮化镓基薄膜，对所述氮化镓基薄膜进行刻蚀以在所述衬底表面上形成所述p型掺杂或n型掺杂的氮化镓基纳米线。

可选地，根据上述组分在衬底表面上形成氮化镓基纳米线，包括：控制镁或硅的掺杂比例，在衬底上形成相应掺杂比例的p型掺杂或n型掺杂的氮化镓基纳米线。