一种紫外探测器及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种紫外探测器及其制备方法。本发明专利技术的紫外探测器，包括依次设置的有机衬底层、Ga2O3纳米柱阵列层和GaS壳层，所述Ga2O3纳米柱阵列层包括Ga2O3纳米柱，所述Ga2O3纳米柱之间通过Ga2O3薄膜相连，所述GaS壳层表面分布有量子点。其中，Ga2O3纳米柱阵列层和GaS壳层形成异质结结构，GaS壳层表面分布有量子点，量子点具有表面等离激元增强的作用，最终大幅提高了器件的光电响应性能，相比于现有的氧化镓紫外探测器，光电响应性能提升了1至2个数量级。本发明专利技术还提供了紫外探测器的制备方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
一种紫外探测器及其制备方法


[0001]本专利技术属于紫外探测
，具体涉及一种紫外探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于民用、军用、环境和工业市场对紫外线探测器的需求，人们对紫外光电探测器产生了较大的兴趣。根据器件在结构等方面的差异，可以将其分为光电导型、pn结型和肖特基二极管型紫外探测器。光电导型为半导体材料和电极之间为欧姆接触，具有制作简单的优点，但有易漏电、响应速度慢的缺点。pn结型即为p型和n型半导体组成的器件，具有较快的响应速度和高信噪比等优点。肖特基二极管型为半导体材料与金属材料之间由于能级的原因而产生肖特基势垒，也具有结的特性。
[0003]氧化镓由于宽带隙和稳定的化学性质，使其在紫外光电子领域具有广泛应用，特别是纳米线具有高比表面积、小直径、内部散射和高光导增益，可以使基于它们的紫外光探测器实现高响应率。然而，现有的氧化镓紫外探测器光电响应性能不够理想，限制了其进一步的推广应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本专利技术提供了一种紫外探测器，该紫外探测器具有异质结结构，具有良好的光电响应性能。
[0005]本专利技术还提供了一种紫外探测器的制备方法。
[0006]本专利技术的第一方面提供了一种紫外探测器，包括依次设置的有机衬底层、Ga2O3纳米柱阵列层和GaS壳层，所述Ga2O3纳米柱阵列层包括Ga2O3纳米柱，所述Ga2O3纳米柱之间通过Ga2O3薄膜相连，所述GaS壳层表面分布有量子点。
[0007]本专利技术关于紫外探测器的技术方案中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
[0008]本专利技术的紫外探测器，包括依次设置的有机衬底层、Ga2O3纳米柱阵列层和GaS壳层，所述Ga2O3纳米柱阵列层包括Ga2O3纳米柱，所述Ga2O3纳米柱之间通过Ga2O3薄膜相连，所述GaS壳层表面分布有量子点。其中，Ga2O3纳米柱阵列层和GaS壳层形成异质结结构，GaS壳层表面分布有量子点，量子点具有表面等离激元增强的作用，最终大幅提高了器件的光电响应性能，相比于现有的氧化镓紫外探测器，光电响应性能提升了1至2个数量级。
[0009]本专利技术的紫外探测器，制备方法简单，成本较为低廉，容易大规模推广应用。
[0010]根据本专利技术的一些实施方式，所述有机衬底层包括聚二甲基硅氧烷层、聚对苯二甲酸乙二醇酯层、聚偏二氟乙烯层和聚丙烯腈层中的一种。
[0011]有机衬底层包括聚二甲基硅氧烷层、聚对苯二甲酸乙二醇酯层、聚偏二氟乙烯层和聚丙烯腈层中的一种，上述衬底材料为柔性材料，可以弯曲，甚至可以进行拉伸和扭转，由此，红外探测器为柔性探测器，在拉伸过程中不易损坏或者失效，适用于各种小型化电子器件。
[0012]根据本专利技术的一些实施方式，所述GaS壳层的厚度为1nm～20nm。
[0013]GaS壳层的厚度为1nm～20nm，GaS壳层的厚度低于1nm会导致制备困难，无法精确控制，大于20nm会导致内部的电子不容易迁移出来，降低光生载流子的提取效率，由此，1nm～20nm是适宜的GaS壳层厚度范围。
[0014]根据本专利技术的一些实施方式，所述量子点的粒径为1nm～5nm。
[0015]量子点的粒径为1nm～5nm，量子点的粒径低于1nm会导致制备困难，无法精确控制，大于5nm会导致量子点效率降低，由此，1nm～5nm是适宜的量子点粒径范围。
[0016]根据本专利技术的一些实施方式，所述量子点包括金量子点。
[0017]根据本专利技术的一些实施方式，所述量子点还包括Ag量子点、Pt量子点和Al量子点中的至少一种。
[0018]Ag量子点、Pt量子点、Au量子点和Al量子点中，Pt量子点和Au量子点都可以通过光催化制备得到，相比而言，Au量子点性能更优。
[0019]根据本专利技术的一些实施方式，所述紫外探测器还包括设置于所述GaS壳层表面的叉指电极。
[0020]叉指电极是如指状或梳状的面内有周期性图案的电极，这种电极用来产生与可穿透材料样品和敏感涂层的电场相关的电容。
[0021]本专利技术的第二方面提供了一种制备所述的紫外探测器的方法，包括以下步骤：
[0022]S1：在硅衬底上溅射形成单一取向的金属Fe薄膜，对所述金属Fe薄膜进行阳极氧化处理，得到氧化铁多孔模板；
[0023]S2：在所述氧化铁多孔模板表面磁控溅射Ga2O3，使Ga2O3填充于所述氧化铁多孔模板的孔洞中，并在所述氧化铁多孔模板表面形成Ga2O3薄膜；
[0024]S3：将有机前驱体溶液涂覆于所述Ga2O3薄膜表面，固化后，形成所述有机衬底层；
[0025]S4：腐蚀去除所述氧化铁多孔模板，将得到的复合材料浸泡于含硫溶液中，在所述复合材料的表面形成所述GaS壳层；
[0026]S5：将步骤S4得到的复合材料浸泡于量子点溶液中，蓝光照射后，所述GaS壳层表面形成所述量子点，即得所述紫外探测器。
[0027]本专利技术关于紫外探测器的制备方法中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
[0028]本专利技术的制备方法，先在硅衬底上溅射形成单一取向的金属Fe薄膜，对所述金属铁薄膜进行阳极氧化处理，得到氧化铁多孔模板；然后在所述氧化铁多孔模板表面磁控溅射Ga2O3，使Ga2O3填充于所述氧化铁多孔模板的孔洞中，并在所述氧化铁多孔模板表面形成Ga2O3薄膜；之后将有机前驱体溶液涂覆于所述Ga2O3薄膜表面，固化后，形成所述有机衬底层；再腐蚀去除所述氧化铁多孔模板，将得到的复合材料浸泡于含硫溶液中，所述复合材料表面形成所述GaS壳层；最后将步骤S4得到的复合材料浸泡于量子点溶液中，蓝光照射后，所述GaS壳层表面形成所述量子点，即得所述紫外探测器。本专利技术的制备方法，没有苛刻的制备条件和复杂的过程控制，制备方法简单且容易操作，利于大规模生产。
[0029]传统的制备方法采用金属有机化学气相沉积或者分子束外延，设备成本昂贵，源材料也比较贵。而本专利技术的制备方法，不需要经过传统的金属有机化学气相沉积或者分子束外延，成本有望降低10％～30％。此外，本专利技术的制备方法中，使用的氧化铁多孔模板一方面价格低廉，另一方面大面积的氧化铁多孔模板制备形成的纳米柱的尺寸均一性好。
[0030]根据本专利技术的一些实施方式，步骤S1中，所述单一取向包括(002)取向。
[0031]根据本专利技术的一些实施方式，步骤S1中，单一取向的金属Fe薄膜的厚度为300nm～700nm。
[0032]根据本专利技术的一些实施方式，步骤S1中，单一取向的金属Fe薄膜的形成方法为激光脉冲沉积溅射。
[0033]根据本专利技术的一些实施方式，步骤S1中，激光脉冲沉积溅射的本底真空大于1
×
10
‑6Pa。
[0034]根据本专利技术的一些实施方式，步骤S1中，激光脉冲沉积溅射的激光功率为100J/W～150J/W。
[0035]根据本专利技术的一些实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紫外探测器，其特征在于，包括依次设置的有机衬底层、Ga2O3纳米柱阵列层和GaS壳层，所述Ga2O3纳米柱阵列层包括Ga2O3纳米柱，所述Ga2O3纳米柱之间通过Ga2O3薄膜相连，所述GaS壳层表面分布有量子点。2.根据权利要求1所述的紫外探测器，其特征在于，所述有机衬底层包括聚二甲基硅氧烷层、聚对苯二甲酸乙二醇酯层、聚偏二氟乙烯层和聚丙烯腈层中的一种。3.根据权利要求1所述的紫外探测器，其特征在于，所述GaS壳层的厚度为1nm～20nm。4.根据权利要求1所述的紫外探测器，其特征在于，所述量子点的粒径为1nm～5nm。5.根据权利要求1所述的紫外探测器，其特征在于，所述量子点包括金量子点。6.根据权利要求1至5任一项所述的紫外探测器，其特征在于，所述紫外探测器还包括设置于所述GaS壳层表面的叉指电极。7.一种制备如权利要求1至5任一项所述的紫外探测器的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在硅衬...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨为家，赵晶晶，梁创铭，刘丽华，魏子衡，吴苏苇，许永康，何鑫，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：