[发明专利]ZnO/GaN异质结纳米线光开关及其制备方法

说明书

本公开提供一种ZnO/GaN异质结纳米线光开关及其制备方法，该ZnO/GaN异质结纳米线光开关包括：硅衬底、二氧化硅绝缘层以及ZnO/GaN异质结纳米线；二氧化硅绝缘层生长于硅衬底上；ZnO/GaN异质结纳米线设置于二氧化硅绝缘层上，沿其长度方向分为：ZnO纳米线和GaN纳米线，ZnO纳米线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纳米线靠近异质结界面的一端与漏电极连接，另一端设置有栅电极。本公开提供的ZnO/GaN异质结纳米线光开关及其制备方法利用ZnO纳米线优良的光敏效应，采用GaN纳米线发出的紫外光激发ZnO纳米线，调节ZnO纳米线光电导，实现栅极对源漏电流大小的有效控制，达到制作异质结纳米线光开关的目的。

技术领域

本公开涉及纳米线光开关器件制备技术领域，尤其涉及一种ZnO/GaN异质结纳米线光开关及其制备方法。

背景技术

一维纳米材料是目前纳米材料研究中最活跃的领域之一。在各种一维纳米结构中，ZnO由于其独特的光学特性，在激光、场发射、光电子器件等领域有着巨大潜在应用前景。其敏感的紫外感光特性配合低维材料晶体质量好，比表面积大的特点使其低维结构如ZnO纳米线、纳米带等被广泛应用于紫外探测器领域。与此同时，近年来基于GaN纳米线LED也逐渐成为研究热点，与传统GaN薄膜LED相比，纳米线由于其天然一维结构而具有更高的光提取效率。另外，对纳米线LED研究的一个重要目的是作为纳米光源应用到光通讯领域，例如作为光芯片上的集成光源，实现单芯片上的光互联。

在实现本公开的过程中，本申请发明人提出了一种ZnO/GaN异质结纳米线光开关及其制备方法，利用ZnO纳米线优良的光敏效应，采用GaN纳米线发出的紫外光激发ZnO纳米线，调节ZnO纳米线光电导实现开关。具有结构简单、抗电磁干扰等特点，作为纳米线探测器、LED结合的全新应用，为未来纳米光学器件的设计与单芯片光集成提供了新的思路。

公开内容

(一)要解决的技术问题

基于上述技术问题，本公开提供一种ZnO/GaN异质结纳米线光开关及其制备方法，以缓解现有技术中的纳米线光开关结构复杂、易受电磁干扰的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供一种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。

在本公开的一些实施例中，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。

在本公开的一些实施例中，所述源电极、所述漏电极和所述栅电极的材质包含：Ti和Au。

根据本公开的另一个方面，还提供一种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；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。