[发明专利]ZnO/GaN异质结纳米线光开关及其制备方法

权利要求书

1.一种ZnO/GaN异质结纳米线光开关，包括：

硅衬底；

二氧化硅绝缘层，生长于所述硅衬底上；

ZnO/GaN异质结纳米线，设置于所述二氧化硅绝缘层上，沿其长度方向分为：

ZnO纳米线，其远离异质结界面的一端设置有源电极，异质结界面处设置有漏电极；

GaN纳米线，其靠近异质结界面的一端与所述漏电极连接，另一端设置有栅电极；所述GaN纳米线用于发出紫外光，并激发所述ZnO纳米线，以调节所述ZnO纳米线光电导。

2.根据权利要求1所述的ZnO/GaN异质结纳米线光开关，其中：

所述ZnO/GaN异质结纳米线的长度介于6.2μm至7.3μm之间；

所述ZnO/GaN异质结纳米线的直径介于200nm至400nm之间；

所述ZnO纳米线的长度介于2.7μm至3.1μm之间；

所述GaN纳米线的长度介于3.5μm至4.2μm之间；

所述二氧化硅绝缘层的厚度介于260nm至320nm之间。

3.根据权利要求1所述的ZnO/GaN异质结纳米线光开关，所述源电极、所述漏电极和所述栅电极的材质包含：Ti和Au。

4.一种ZnO/GaN异质结纳米线光开关的制备方法，包括：

步骤A：制备ZnO/GaN异质结纳米线；

步骤B：在一硅衬底表面生长二氧化硅绝缘层；

步骤C：将步骤A得到的ZnO/GaN异质结纳米线转移至二氧化硅绝缘层的表面上；

步骤D：在ZnO纳米线远离异质结界面的一端设置源电极，在异质结界面上设置漏电极，在GaN纳米线远离异质结界面的一端设置栅电极；所述GaN纳米线用于发出紫外光，并激发所述ZnO纳米线，以调节所述ZnO纳米线光电导；

步骤E：在高纯N₂氛围下进行退火，得到如上述权利要求1至3中任一项所述的异质结纳米线光开关。

5.根据权利要求4所述的ZnO/GaN异质结纳米线光开关的制备方法，所述步骤A包括：

步骤A1：在GaN/蓝宝石外延片上生长ZnO纳米线；

步骤A2：在所述步骤A1得到的基材上刻蚀形成ZnO/GaN异质结纳米线；

步骤A3：在高纯N₂氛围下，对步骤A2得到的基材进行退火；

步骤A4：从步骤A3得到的基材表面剥离ZnO/GaN异质结纳米线。

6.根据权利要求5所述的ZnO/GaN异质结纳米线光开关的制备方法，其中：

所述步骤A1中，所述ZnO纳米线通过水热法垂直生长于所述GaN/蓝宝石外延片中的GaN平面上；

所述步骤A2中，利用垂直于所述GaN平面的所述ZnO纳米线为掩膜，采用电感耦合等离子体刻蚀的方法刻蚀GaN层，刻蚀深度达到蓝宝石表面，形成ZnO/GaN异质结纳米线；

所述步骤A3中，退火的温度介于600℃至700℃之间，退火的时间介于20至35分钟之间，待炉内温度降至室温时取出；

所述步骤A4中，采用激光剥离工艺，将所述蓝宝石表面上刻蚀形成的ZnO/GaN异质结纳米线完整剥离。

7.根据权利要求6所述的ZnO/GaN异质结纳米线光开关的制备方法，所述ZnO纳米线利用硝酸锌、六次甲基四胺混合溶液直接在所述GaN平面上生长。

8.根据权利要求6所述的ZnO/GaN异质结纳米线光开关的制备方法，在GaN/蓝宝石外延片上生长ZnO纳米线的反应温度介于90至96℃之间，反应时间介于120至180分钟之间。

9.根据权利要求4所述的ZnO/GaN异质结纳米线光开关的制备方法，所述步骤D中，采用电子束曝光工艺形成电极图形。

10.根据权利要求4所述的ZnO/GaN异质结纳米线光开关的制备方法，所述步骤E中，退火的温度介于400℃至500℃之间，退火的时间介于3至8分钟之间，待炉内温度降至室温时取出。