[发明专利]一种氧化镓日盲紫外探测器及其制备方法

说明书

本发明公开一种氧化镓日盲紫外探测器及其制备方法，探测器包括：导电衬底；氧化镓薄膜，设置在导电衬底一表面上，氧化镓薄膜远离导电衬底的一侧设置有凹槽；氧化镓纳米线阵列，设置在凹槽中；二维材料层，覆盖在氧化镓纳米线阵列及氧化镓薄膜上，并与氧化镓纳米线阵列形成异质结结构；阴极，设置在导电衬底远离所述氧化镓薄膜的一侧；阳极，设置在二维材料层远离氧化镓纳米线阵列的一侧。本发明通过异质结形成的内建电场与氧化镓纳米线阵列压电效应产生的压电势构建的内建电场相叠加，加快载流子分离和迁移，降低载流子的复合率，大幅提高探测器在日盲紫外光照下的电流，提高探测器的响应度和响应速度，提高探测器的光电探测性能。

技术领域

本发明涉及日盲紫外探测器技术领域，尤其涉及一种氧化镓日盲紫外探测器及其制备方法。

背景技术

氧化镓(Ga₂O₃)是一种新型的宽禁带透明导电半导体，其禁带宽度为4.6～5.1eV，对应的吸收截止边为240～270nm，位于日盲紫外光区域(200～280nm)。基于氧化镓的日盲紫外探测器在导弹追踪、火焰探测、臭氧监测、雷电预警和紫外泄露等领域具有广阔的应用前景。其中，高信噪比、快反应速度、高选择性和高响应度是衡量探测器性能的主要参数。

目前基于Ga₂O₃日盲紫外探测器的典型结构包括光电导型结构、金属-半导体-金属结构(MSM)、肖特基结型结构、p-n结型结构和异质结型结构。其中，光电导型结构依赖半导体光敏特性，结构简单，易于制作，响应速度快，能够实现较高增益，但存在持续光电导效应，暗电流大的问题；MSM制备工艺简便，易于集成，暗电流低，但其金属电极使得器件有效光吸收面积减小，响应度低；肖特基结型结构的整流特性依靠金半接触势垒，因此响应速度快，但由于肖特基势垒存在暗电流低，信噪比高的问题。总而言之，现有探测器无法在自驱动、高响应度、高信噪比和快速响应之间取得均衡，未能充分利用材料特性来提升探测器的性能，现有探测器的响应度、响应速度等性能还有待提高。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种氧化镓日盲紫外探测器及其制备方法，旨在解决现有探测器的响应度、响应速度等性能还有待提高的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明的第一方面，提供一种氧化镓日盲紫外探测器，其中，所述氧化镓日盲紫外探测器包括：

导电衬底；

氧化镓薄膜，设置在所述导电衬底一表面上，所述氧化镓薄膜远离所述导电衬底的一侧设置有凹槽；

氧化镓纳米线阵列，设置在所述凹槽中；

二维材料层，覆盖在所述氧化镓纳米线阵列及氧化镓薄膜上，并与所述氧化镓纳米线阵列形成异质结结构；

阴极，设置在所述导电衬底远离所述氧化镓薄膜的一侧；

阳极，设置在所述二维材料层远离所述氧化镓纳米线阵列的一侧。

可选地，所述氧化镓薄膜的材料选自α-Ga₂O₃、β-Ga₂O₃、γ-Ga₂O₃、ε-Ga₂O₃、δ-Ga₂O₃中的一种；

和/或，所述氧化镓纳米线阵列的材料选自α-Ga₂O₃、β-Ga₂O₃、γ-Ga₂O₃、ε-Ga₂O₃、δ-Ga₂O₃中的一种。