[发明专利]基于氮化镓的极性翻转型波长可分辨光探测器及制备方法

权利要求书

1.一种光电化学光探测器，其特征在于，探测波长不同造成电流极性翻转，所述光探测器包括光电极，所述光电极

包括导电衬底，

还包括在所述衬底表面上生长的基于氮化镓材料的异质结纳米结构，

所述异质结纳米结构垂直于所述衬底；

所述异质结包括两种不同禁带宽度的氮化镓基半导体材料，包括Al_xGa_1-xN，In_xGa_1-xN，In_yAl_xGa_1-x-yN，B_xAl_yGa_1-x-yN，B_xIn_yGa_1-x-yN材料，其中0≤x≤1，0≤y≤1，所述异质结包括对GaN基半导体进行n型掺杂或者p型掺杂后形成的p-n结，n-p结，p-i-n结和与之对应增加的隧穿结结构。

2.根据权利要求1所述的光探测器，其特征在于，所述异质结纳米结构包括纳米线结构、纳米柱结构或纳米孔结构，以达到让纳米结构的所有部分均与溶液接触的目的。

3.根据权利要求1所述的光探测器，其特征在于，所述导电衬底为导电的基于半导体材料的衬底，包括导电的硅衬底和固态金属衬底包括金属钼衬底。

4.根据权利要求1所述的光探测器，其特征在于，所述光电化学光探测器还包括：

与所述光电极接触的电解质溶液，以及

与所述电解质溶液接触的参比电极和对电极，

所述参比电极和所述对电极、光电极之间的间距大于等于0.01mm；

其中，所述参比电极、对电极以及所述光电极分别与具备电流监测功能的电化学工作站相连。

5.根据权利要求4所述的光探测器，其特征在于，

所述电解质溶液包括酸性或中性电解质溶液，所述中性电解质溶液为硫酸钠及磷酸缓冲液，所述酸性电解质溶液包括氢溴酸、硫酸、盐酸、高氯酸，所述电解质溶液浓度为0.01mol/L～5mol/L；

所述参比电极为银/氯化银(Ag/AgCl)电极；

所述对电极包括铂(Pt)电极、碳(C)电极。

6.一种光电化学光探测器的制备方法，应用于制备根据权利要求1-5中任一项所述的光探测器，其特征在于，包括以下步骤：

根据实际探测需求选择对应带隙；

根据对应带隙进行计算，得到合适的B，In，Al，Ga，N原子比，于外延设备中依据上述比例生长GaN基材料，并对所设计的区域进行相应的n型或p型掺杂，制备Al_xGa_1-xN，In_xGa_1-xN，In_yAl_xGa_1-x-yN，B_xAl_yGa_1-x-yN，B_xIn_yGa_1-x-yN，其中0≤x≤1，0≤y≤1，异质结纳米结构；

对导电衬底上生长的异质结纳米结构进行相应封装，制备得到光电极；

搭建光电化学光探测器；

其中，所述异质结包括对GaN基半导体进行n型掺杂或者p型掺杂后形成的p-n结，n-p结，p-i-n结和与之对应增加的隧穿结结构。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备异质结纳米结构的步骤中需保证异质结所有部分与电解质溶液充分接触。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在导电衬底之上通过分子束外延和有机化学气相沉积生长得到的异质结纳米结构的方案能够替换为直接将异质结纳米结构转移至导电衬底上。