[发明专利]日盲紫外光电化学光探测器及其产品

说明书

本发明公开了一种日盲紫外光电化学光探测器，包括光电极，其特征在于，光电极包括衬底，还包括生长在衬底表面的p型/n型掺杂氮化镓(Gallium Nitride,简称GaN)基纳米线。另外，通过在GaN基纳米线上修饰助催化剂纳米颗粒，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，具体涉及一种日盲紫外光电化学光探测器。

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，本发明提出一种新型日盲紫外光电化学光探测器及其产品。

(二)技术方案

本发明的一个方面提出了一种新型日盲紫外光电化学光探测器，包括光电极，光电极包括衬底，还包括生长在衬底表面的氮化镓(Gallium Nitride,简称GaN)基纳米线，GaN基纳米线包括n型GaN基纳米线和p型GaN基纳米线。

可选地，GaN基纳米线长度为10nm-5000nm，直径为5nm-5000nm。

可选地，GaN基纳米线的覆盖密度(或填充率)为1％-99％。

可选地，衬底包括任何可以导电的固态衬底，包括金属、导电硅和硅上面覆盖金属薄膜的衬底、碳化硅、氮化镓、氧化镓、金刚石、石墨烯、ITO(氧化铟锡)材料衬底，或者其他固态半导体导电基板或者覆盖有导电层的任意固态衬底材料可以作为本发明的导电衬底。可选地，导电衬底包括标准低阻的硅衬底，硅衬底尺寸可选为1cm×1cm，具体尺寸依据光电极的尺寸需要，本发明中对此不作限制。

可选地，硅衬底包括n型硅衬底，n型硅衬底为n型任意晶面硅衬底，例如Si(111)面衬底；还包括p型硅衬底，p型硅衬底为p型任意晶面硅衬底，例如Si(100)面衬底。

可选地，光电极包括由n型GaN基纳米线形成的光阳极和p型GaN基纳米线形成的光阴极，还包括分布于其表面的助催化剂纳米颗粒。

可选地，GaN基纳米线为n型GaN基纳米线，光电极表面还包括形成于n型GaN基纳米线表面的一层保护层，保护层厚度小于等于10nm。