[发明专利]基于柔性钛金属丝/氧化镓纳米阵列的日盲紫外探测器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于柔性钛金属丝/氧化镓纳米阵列的日盲紫外探测器及其制备方法，探测器从下至上依次包括下PE保护膜、柔性Ti金属丝下电极、TiO₂/β‑Ga₂O₃纳米柱阵列、石墨烯/Ag纳米线复合电极、Ag上电极以及上PE保护膜，其中柔性Ti金属丝为圆柱体，且所述Ti金属丝外部有TiO₂，β‑Ga₂O₃纳米柱位于所述TiO₂顶部，形成TiO₂/β‑Ga₂O₃纳米柱阵列。本发明的PN结结构日盲紫外探测器，具有三维空间结构，柔性可弯曲，日盲特性稳定，重复性良好，具有优异的化学和热稳定性，封装后的器件与衬底结合力强，可大面积制备，重复性好，有望在可穿戴、便捷式的紫外探测器领域广泛应用。

技术领域

本发明属于紫外光电探测器技术领域，具体涉及一种基于柔性钛金属丝/氧化镓纳米阵列的日盲紫外探测器及其制备方法。

背景技术

氧化镓为一种直接带隙的Ⅲ-Ⅳ族宽带隙半导体材料，其禁带宽度为4.2-4.9 eV，带边发射波长为295-254nm，在深紫外光电探测领域具有独特的优势，而且其化学和热稳定性好，是近年来第三代新型半导体材料的研究热门之一。与薄膜材料相比，氧化镓纳米材料由于具有高的表面和体积比，极大地提高了其对光谱和气体的探测灵敏度。当前柔性光电子产品为一种研究热点，越来越受关注，需要有弹性，且具有一定曲率表面，而氧化镓基光电探测器件通常是在硅片、蓝宝石和石英衬底等刚性衬底上生长薄膜或纳米材料，这些器件均无法弯曲，限制了器件的应用范围。虽然现已有文献报道了在PEN高分子柔性衬底上生长非晶氧化镓薄膜，并制作了柔性日盲紫外探测器，但是非晶态薄膜的光电性能明显逊色于晶态高取向的材料，而且目前大部分的柔性衬底都是高分子类化合物，无法承受高温，且柔性不高，因此，选择一种可耐高温的柔性衬底制备单晶或多晶氧化镓材料，是实现高性能氧化镓基柔性紫外光电探测器件的关键。

到目前为止，已有相关实验(专利号：201710012296.2)基于柔性氧化镓纳米带的日盲紫外光电探测器的报道，但是此类探测器是将已经合成的氧化镓纳米带转移到柔性基底上，具有电极贴合不牢固、稳定性差和电极制作难度大等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性可弯曲、灵敏度高、稳定性好、响应快速，贴合牢固的基于柔性钛金属丝/氧化镓纳米阵列的日盲紫外探测器及其制备方法。

本发明的技术方案为：基于柔性钛金属丝/氧化镓纳米阵列的日盲紫外探测器，包括柔性PE保护膜，Ag上电极，柔性Ti金属丝下电极，位于Ti金属丝圆柱体表面的TiO₂/β-Ga₂O₃纳米柱阵列以及石墨烯/Ag纳米线复合电极，具体结构为从下至上依次包括下PE保护膜、柔性Ti金属丝下电极、TiO₂/β-Ga₂O₃纳米柱阵列、石墨烯/Ag纳米线复合电极、Ag上电极以及上PE保护膜，其中柔性Ti 金属丝为圆柱体，且所述Ti金属丝外部有TiO₂，β-Ga₂O₃纳米柱位于所述TiO₂顶部，形成TiO₂/β-Ga₂O₃纳米柱阵列。所述柔性Ti金属丝下电极为多个柔性Ti 金属丝排列组成。所述TiO₂/β-Ga₂O₃纳米柱阵列镶嵌于石墨烯/Ag纳米线复合电极内部。由多个柔性带有TiO₂/β-Ga₂O₃纳米柱阵列Ti金属丝排列组成，可借助于Ti金属丝以及石墨烯/Ag纳米线复合电极的可弯折性，形成柔性结构，且采用多个Ti金属丝排列，避免整个薄膜的整体性，克服其平面间的应力，可进一步提高其弯曲性，即改善柔性。