[发明专利]含氮化镓/氧化镓纳米柱阵列的自供电探测器及制备方法

说明书

本发明属于光电探测器的技术领域，具体涉及一种含氮化镓/氧化镓纳米柱阵列的自供电探测器及制备方法。所述探测器的结构为依次排布的电极、柔性衬底、p型氮化镓层、β‑氧化镓纳米柱阵列以及电极，所述填充层包裹β‑氧化镓纳米柱阵列的侧面，用于填充β‑氧化镓纳米柱阵列，所述β‑氧化镓纳米柱阵列以及电极之间还包括石墨烯透明电极。本发明以氮化镓/氧化镓纳米柱阵列组成的异质结为器件核心，在氮化镓薄膜上制备氧化镓纳米阵列，氧化镓与氮化镓之间的界面处存在小的晶格失配和低的导带偏移，可以进一步提供高光电探测器的性能，且无需外接电源即可驱使探测器工作，进一步扩大探测器的使用范围，在日盲紫外探测领域有着潜在的应用前景。

技术领域

本发明属于光电探测器的技术领域，具体涉及一种含氮化镓/氧化镓纳米柱阵列的自供电探测器及制备方法。

背景技术

由于平流层臭氧具有很强的吸收能力，来自太阳的280nm以下的紫外线无法穿透大气层到达地球表面，因此被称为太阳盲区。所谓日盲光电探测器，就是在该区域工作的光电探测器。由于可以避免太阳辐射的干扰，所以可以在日光照射下准确探测到非常弱的信号。因此，日盲光电探测器具有许多潜在的应用，例如导弹警报和跟踪，高压电弧放电检测，臭氧监测和非视距光通信等领域。

由于宽带隙氧化物半导体材料具有带隙大、溶液可加工、成本低廉、环保等特点，许多基于宽带隙半导体的异质结结构已被证实可实现日盲光电探测器。众所周知，光电探测器的实际应用需要快速的响应速度，高的信噪比，低的能耗和低的制造成本，且大多数探测器是光导型的，响应速度相对较慢，另外，通常需要外部能量供应来分离光生电子-空穴对，获得期望的响应度，这不仅大大增加了装置的尺寸和能量消耗，而且极大地限制了它们的使用范围。因此，制备出一种无需外部电源即可运行的高性能自供电光电探测器十分重要。

发明内容

针对上述问题，为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种含氮化镓/氧化镓纳米柱阵列的自供电探测器及制备方法，提供一种无需消耗外部功率、灵敏度高以及响应速度快的自供电日盲光电探测器。

本发明的技术内容如下：

本发明提供一种含氮化镓/氧化镓纳米柱阵列的自供电探测器，所述探测器为包括柔性衬底、p型氮化镓层、β-氧化镓纳米柱阵列、填充层以及电极组成的结构；

所述探测器的结构为依次排布的电极、柔性衬底、p型氮化镓层、β-氧化镓纳米柱阵列以及电极，所述填充层包裹β-氧化镓纳米柱阵列的侧面，用于填充β-氧化镓纳米柱阵列；

所述β-氧化镓纳米柱阵列以及电极之间还包括石墨烯透明电极，所述石墨烯透明电极厚度为150-200nm；

所述柔性衬底包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺衬底、聚丙烯己二酯衬底等透明导电的柔性衬底的一种，所述柔性衬底的厚度为70-80μm，透明导电的柔性衬底具有良好的光学透明性和低电阻率，使其作为柔性透明导电衬底可提高光电探测器件的柔性和光吸收率，获得更高的灵敏度；

所述填充层(也称介质层)的材料包括PMMA；

所述电极包括Ti/Au电极，其厚度为100-200nm；

所述p型氮化镓层的生长结构依次为蓝宝石衬底、GaN缓冲层、重掺杂n-GaN层和p型GaN层，所述GaN缓冲层、重掺杂n-GaN层和p型GaN的生长厚度分别为25-30nm、2-3μm和300-400nm。

所述β-氧化镓纳米柱阵列为以镓金属作为镓蒸汽源通过CVD工艺垂直吸附在所述p型氮化镓层上，p型氮化镓与β-氧化镓形成垂直结构的二维异质结；

所述β-氧化镓纳米柱的直径为50-150nm，长度为1-1.5μm，利用氧化镓纳米柱阵列代替传统的三维结构，不仅提高载流子迁移率，而且提高了光的吸收系数，使得光电探测器具有更高的灵敏度和更快的响应速度；