[发明专利]一种宽光谱响应的GaN：ZnO固溶体纳米线光电探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种宽光谱响应的GaN:ZnO固溶体纳米线光电探测器，其特征在于，自下至上依次包括衬底、绝缘层、绝缘层上设置的单根GaN:ZnO固溶体纳米线和金属电极；金属电极分别覆盖在GaN:ZnO固溶体纳米线的两端，且形成欧姆接触；其中，GaN:ZnO固溶体纳米线中ZnO的固溶度在5at％～8at％之间。

2.根据权利要求1所述的宽光谱响应的GaN:ZnO固溶体纳米线光电探测器，其特征在于，GaN:ZnO固溶体纳米线的晶体结构为双晶，并且双晶面平行于纳米线的轴向方向；GaN:ZnO固溶体纳米线具有沿着纳米线轴向方向的双晶缺陷和在双晶缺陷附近的堆垛层错。

3.根据权利要求1所述的宽光谱响应的GaN:ZnO固溶体纳米线光电探测器，其特征在于，GaN:ZnO固溶体纳米线长度为1微米至1毫米，直径为10纳米至10微米。

4.根据权利要求1所述的宽光谱响应的GaN:ZnO固溶体纳米线光电探测器，其特征在于，金属电极为Ti/Au、Ag或Cr/Au，金属电极的厚度为10至100纳米，金属电极的间距为100纳米至1毫米。

5.根据权利要求1所述的宽光谱响应的GaN:ZnO固溶体纳米线光电探测器，其特征在于，衬底的材质为Si、蓝宝石或GaN，绝缘层的材质为SiO₂或SiN。

6.一种权利要求1至5之一所述的宽光谱响应的GaN:ZnO固溶体纳米线光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将直径为管式炉直径一半的石英管置于单温区管式炉中心；

步骤2：将装有GaN和ZnO粉末的刚玉舟A置于石英管的中心；将装有ZnO粉末和碳粉末的刚玉舟B放置在石英管中、与出气口端对应的刚玉舟A一侧；将空的刚玉舟C放置在石英管中、与进气口端对应的刚玉舟A另一侧；

步骤3：将表面沉积一薄层Au膜的衬底放置在刚玉舟A上方，Au膜面朝下；

步骤4：向管式炉通入Ar气的同时使管式炉升温到1030℃～1070℃，待达到设定温度后关闭Ar气并通入NH₃气；反应23～27分钟后，将管式炉的温度升至1130℃～1170℃并恒温18～22分钟；关闭NH₃气并通入Ar气后，关闭管式炉的加热装置，使管式炉自然冷却至室温，得到GaN:ZnO固溶体纳米线；

步骤5：利用物理剥离的方法将GaN:ZnO固溶体纳米线从衬底转移至酒精溶液，超声震荡1～3分钟；然后，利用旋涂的方法将GaN:ZnO固溶体纳米线转移并分散至绝缘层；

步骤6：利用光刻和电子束蒸发的方法在单根GaN:ZnO固溶体纳米线两端制备金属电极，形成最终的宽光谱响应的GaN:ZnO固溶体纳米线光电探测器。

7.根据权利要求6所述的宽光谱响应的GaN:ZnO固溶体纳米线光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤2中，GaN和ZnO粉末的摩尔比为1:9至1:7；ZnO粉末和碳粉末的摩尔比为1:1。

8.根据权利要求6所述的宽光谱响应的GaN:ZnO固溶体纳米线光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤3中，Au膜的厚度为1～10nm。

9.根据权利要求6所述的宽光谱响应的GaN:ZnO固溶体纳米线光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤4中，Ar气的气体流量为20～40mL/min；NH₃气的气体流量为60～80mL/min。