[发明专利]一种微腔结构紫外探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种微腔结构紫外探测器，其特征在于，包括：金属薄膜，宽禁带半导体微/纳米线，金属纳米粒子以及器件两端的金属电极层；采用四边形宽禁带半导体微/纳米线形成Fabry-perot微腔结构并在Fabry-perot微腔结构的上表面形成金属纳米粒子以及在Fabry-perot微腔结构的下表面形成金属薄膜，由此形成复合微腔结构；其中金属薄膜位于四边形宽禁带半导体微/纳米线底端，金属纳米粒子位于四边形宽禁带半导体微/纳米线顶端，金属电极层位于四边形宽禁带半导体微/纳米线顶端两侧，并且与金属纳米粒子无接触；金属薄膜的厚度为5nm～2μm，单根四边形宽禁带半导体微/纳米线的截面宽度为10nm～10μm，截面厚度为10nm～10μm，四边形宽禁带半导体微/纳米线的长度为1mm-1cm，金属纳米粒子的特征尺寸范围为10～300nm，相邻金属纳米粒子之间的间距为5～100nm，金属电极层的厚度为30～500nm。

2.根据权利要求1所述的微腔结构紫外探测器，其特征在于所述宽禁带半导体微/纳米线为MgO、Ga₂O₃、ZnO、SnO₂、TiO₂、NiO中的一种或几种核壳结构。

3.根据权利要求1所述的微腔结构紫外探测器，其特征在于所述金属薄膜的材料为适用于紫外波段的Al、Ag、Pt、Ru、Rn、Pd中的一种或者几种复合结构。

4.根据权利要求1所述的微腔结构紫外探测器，其特征在于所述金属纳米粒子为吸收峰位于紫外波段的Al、Ag、Pt、Ru、Rn、Pd材料的一种或多种复合非对称结构，其形貌包括球体、椭球体、三角柱以及上述结构组成的规则及不规则形貌。

5.根据权利要求1所述的微腔结构紫外探测器，其特征在于所述金属电极层为Ti、Al、Ni、Pt、Au、Ag和In中的单层金属或金属复合层。

6.根据权利要求1所述的微腔结构紫外探测器，其特征在于所述金属电极层的上面蒸镀一层10～500nm厚的Au层。

7.一种如权利要求书1-6任一项所述的微腔结构紫外探测器的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

①衬底清洗，生长籽晶层之前在硫酸、盐酸体积比为3：1的混合液中加热5-30分钟来去除衬底表面附着的无机物，蓝宝石之外衬底无需此操作，衬底依次放入丙酮、乙醇与去离子水中各自超声清洗5-30分钟去除衬底表面附着的有机物，清洗完毕后用氮气吹干，并放入氧等离子清洗机中处理5分钟，待处理完成，拿出后备用；

②籽晶层制备，根据所选材料不同，通过磁控溅射或者化学合成法制备相应的籽晶层；

③宽禁带半导体微/纳米线生长，将质量比为1:1的高纯宽禁带半导体粉体与石墨粉充分混合、研磨2个小时以上，将混合粉末置于陶瓷舟中间位置，并将带有籽晶层的衬底放在混合粉末的正上方，之后再将陶瓷舟水平放至石英管中，将石英管放至水平高温管式炉的生长室内生长，生长环境为常压，生长过程中的载气为高纯氩气和高纯氧气；

④金属薄膜的制备，生长完具有Fabry-Perot微腔结构的四边形宽禁带半导体微/纳米线之后，在单根四边形宽禁带半导体微/纳米线的下侧通过磁控溅射法制备金属薄膜；

⑤金属纳米粒子的制备，在金属薄膜材料对侧，即四边形宽禁带半导体微/纳米线上侧，通过真空热蒸发、离子溅射或者磁控溅射和退火2步法制备吸收峰位于紫外波段的金属纳米粒子，其形貌包括球体、椭球体、三角柱其中一种以及上述结构组成的不规则形貌；

⑥金属电极层的制备，在上下两侧带有金属薄膜及金属纳米粒子的单根四边形宽禁带半导体微/纳米线两端通过磁控溅射法或者热蒸发方法制备金属电极层。

8.根据权利要求7所述的微腔结构紫外探测器的制备方法，所述的步骤②用于生长籽晶层的衬底为蓝宝石、石英、金刚石、云母、SiO₂/Si或MgO硬度或柔性衬底。

9.根据权利要求7所述的微腔结构紫外探测器的制备方法，所述的步骤③，其特征在于所述宽禁带半导体微/纳米线生长条件为常压，生长温度为900～1300℃，生长时间为20～60分钟，生长过程中采用100～150SCCM的氩气以及0～25SCCM氧气作为载气。