一种Ga2O3基柔性日盲光电探测器及其制备方法

本发明属于光电探测，具体涉及到一种ga2o3基柔性日盲光电探测器及其制备方法。

背景技术：

1、氧化镓是一种直接带隙的ⅲ-ⅳ族宽带隙半导体材料，其禁带宽度为4.2-4.9ev，对应的带边发射波长为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。然而目前已报道的ga2o3基柔性日盲光电探测器多是在高分子聚合物上通过低温沉积ga2o3非晶态薄膜所获得的，器件通常表现出不稳定性，并且高分子聚合物本身低玻璃转化温度的特性也限制了器件最高工作温度。

2、利用玻璃纤维织物的柔软性、耐高温和绝缘性的特点，开发一种能够在柔性衬底上原位生长半导体材料的技术可以突破高分子类柔性衬底的局限性，将会极大拓宽目前半导体电子器件在柔性电子纺织品领域的应用范围。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种ga2o3基柔性日盲光电探测器及其制备方法。

2、本发明提供的一种技术方案，一种ga2o3基柔性日盲光电探测器，包括柔性衬底、β-ga2o3纳米线阵列、ag金属薄膜电极、ga金属电极以及引线，其中，β-ga2o3纳米线阵列位于衬底上，ag金属薄膜电极位于β-ga2o3纳米线阵列背离柔性衬底一侧，ga金属电极与β-ga2o3纳米线阵列接触，引线连接与ag金属薄膜电极和ga金属电极之间，其中柔性衬底包括柔性玻璃纤维织物。

3、其中，ga金属电极位于柔性衬底和β-ga2o3纳米线阵列之间；或，ga金属电极位于β-ga2o3纳米线阵列中，ga金属电极一端漏出于β-ga2o3纳米线阵列。

4、其中，β-ga2o3纳米线阵列为一种纳米薄膜，β-ga2o3纳米线阵列为原位生长层。

5、其中，引线的材质包括ag或cu。

6、其中，ga2o3基柔性日盲光电探测器还包括au薄膜，所述au薄膜位于柔性衬底和ga2o3纳米线阵列之间。

7、本发明还包括第二种技术方案，一种ga2o3基柔性日盲光电探测器的制备方法包括：采用磁控溅射法在柔性衬底上方沉积一层au薄膜，其中柔性衬底包括包括柔性玻璃纤维织物，用针管吸取液态金属ga并滴涂在au薄膜背离衬底一侧，用聚二甲基硅氧烷薄膜将液态ga均匀覆盖在柔性衬底/au上，然后采用化学气相沉积法在柔性衬底上原位生长β-ga2o3纳米线阵列，最后在β-ga2o3纳米线阵列背离衬底一侧沉积一层ag金属薄膜作为ag金属薄膜电极，在衬底上刮去一部分氧化镓纳米线，露出ga金属层作为ga金属电极，采用引线连接ag金属薄膜电极和ga金属电极，即获得ga2o3基柔性日盲光电探测器。本发明中的ga2o3基柔性日盲光电探测器为垂直结构ag/β-ga2o3 nras/ga柔性日盲光电探测器。

8、其中，原位生长β-ga2o3纳米线阵列是在管式炉中通过化学气相沉积法在柔性衬底上原位制备而成的。

9、其中，β-ga2o3纳米线阵列在n2和o2的气体环境下生长。

10、其中，n2和o2的流量比为1:1～10:1。

11、其中，原位生长β-ga2o3纳米线阵列的生长温度为800-900℃、生长时间为2-24h。

12、有益效果：

13、(1)本发明实施例中的ga2o3基柔性日盲光电探测器制备方法，以液态ga作为镓源，在真空高温管式炉中通过化学气相沉积法在柔性玻璃纤维布上高温原位制备高结晶的β-ga2o3纳米线。使得β-ga2o3纳米线与柔性玻璃纤维布结合力强，稳定性高。本发明实施例中，采用au薄膜作为液体ga生长β-ga2o3纳米线的催化剂，可以提高生长效率以及生长效果，使得生长的β-ga2o3纳米线形貌可控。本发明实施例中，通过控制在β-ga2o3纳米线阵列的生长氛围和生长温度及时间，使得生长的β-ga2o3纳米线形貌和结晶性可控。

14、(2)本发明实施例获得ga2o3基柔性日盲光电探测器，在不加电压下(0伏特)控制254nm紫外灯开关，电流瞬时发生变化，所得的ga2o3基柔性日盲光电探测器稳定性高、具有零功耗、高响应度以及日盲特性，可应用于野外作业人员巡检、紫外破雾导航、臭氧层空洞监测、森林防火紫外监测等，及时发现灾情，并进行应急处理等。

技术特征：

1.一种ga2o3基柔性日盲光电探测器，其特征在于，包括柔性衬底(1)、β-ga2o3纳米线阵列(2)、ag金属薄膜电极(3)、ga金属电极(5)以及引线(4)，其中，β-ga2o3纳米线阵列(2)位于所述衬底(1)上，所述ag金属薄膜电极(3)位于所述β-ga2o3纳米线阵列(2)背离所述柔性衬底(1)一侧，所述ga金属电极(5)与β-ga2o3纳米线阵列(2)接触，所述引线(4)连接与所述ag金属薄膜电极(3)和ga金属电极(5)之间，其中所述柔性衬底(1)包括柔性玻璃纤维织物。

2.根据权利要求1所述的一种ga2o3基柔性日盲光电探测器，其特征在于，所述ga金属电极(5)位于所述柔性衬底(1)和所述β-ga2o3纳米线阵列(2)之间；或，所述ga金属电极(5)位于所述所述β-ga2o3纳米线阵列(2)中，所述ga金属电极(5)一端漏出于所述β-ga2o3纳米线阵列(2)。

3.根据权利要求1所述的一种ga2o3基柔性日盲光电探测器，其特征在于，所述β-ga2o3纳米线阵列(2)为纳米薄膜，所述β-ga2o3纳米线阵列(2)为原位生长层。

4.根据权利要求1所述的一种ga2o3基柔性日盲光电探测器，其特征在于，所述引线(4)的材质包括ag或cu。

5.根据权利要求1所述的一种ga2o3基柔性日盲光电探测器，其特征在于，还包括au薄膜，所述au薄膜位于柔性衬底(1)和ga2o3纳米线阵列(2)之间。

6.一种ga2o3基柔性日盲光电探测器的制备方法，其特征在于，包括：采用磁控溅射法在柔性衬底上方沉积一层au薄膜，其中柔性衬底包括包括柔性玻璃纤维织物，用针管吸取液态金属ga并滴涂在au薄膜背离衬底一侧，用聚二甲基硅氧烷薄膜将液态ga均匀覆盖在柔性衬底/au上，然后采用化学气相沉积法在柔性衬底上原位生长β-ga2o3纳米线阵列，最后在β-ga2o3纳米线阵列背离衬底一侧沉积一层ag金属薄膜作为ag金属薄膜电极，在衬底上刮去一部分氧化镓纳米线，露出ga金属层作为ga金属电极，采用引线连接ag金属薄膜电极和ga金属电极，即获得ga2o3基柔性日盲光电探测器。

7.根据权利要求5所述的ga2o3基柔性日盲光电探测器的制备方法，其特征在于，所述原位生长β-ga2o3纳米线阵列是在管式炉中通过化学气相沉积法在柔性衬底上原位制备而成的。

8.根据权利要求5所述的ga2o3基柔性日盲光电探测器的制备方法，其特征在于，所述β-ga2o3纳米线阵列在n2和o2的气体环境下生长。

9.根据权利要求8所述的ga2o3基柔性日盲光电探测器的制备方法，其特征在于，所述n2和o2的流量比为1:1～10:1。

10.根据权利要求5所述的ga2o3基柔性日盲光电探测器的制备方法，其特征在于，所述原位生长β-ga2o3纳米线阵列的生长温度为800-900℃、生长时间为2-24h。

技术总结
本发明涉及一种Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;基柔性日盲光电探测器及其制备方法，探测器包括柔性衬底、β‑Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;纳米线阵列、Ag金属薄膜电极、Ga金属电极以及引线，其中，β‑Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;纳米线阵列位于衬底上，Ag金属薄膜电极位于β‑Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;纳米线阵列背离柔性衬底一侧，Ga金属电极与β‑Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;纳米线阵列接触，引线连接与Ag金属薄膜电极和Ga金属电极之间，其中柔性衬底包括柔性玻璃纤维织物。本发明的Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;基柔性日盲光电探测器稳定性高、具有零功耗、高响应度以及日盲特性，可应用于野外作业人员巡检、紫外破雾导航、臭氧层空洞监测、森林防火紫外监测等方面。

技术研发人员：张晓龙,王顺利,陈佳豪,金仁杰
受保护的技术使用者：浙江理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11