[发明专利]一种紫外探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种紫外探测器及其制备方法，该紫外探测器的制备方法包括清洗钛片、电化学腐蚀钛片预处理、生长p型GaN纳米阵列、电化学腐蚀制备TiO₂和蒸镀电极，该紫外探测器具有较高比容的GaN和TiO₂，生成异质结电场，可实现对光生电子/空穴的快速分离。本发明得到的紫外探测器具有较高的暗光电流比，同时具有自驱动和高响应速度等特点。

技术领域

本发明涉及光电探测技术领域，具体涉及一种紫外探测器及其制备方法。

背景技术

紫外探测器是将一种形式的电磁辐射信号转换成另一种易被接收处理信号形式的传感器，光电探测器利用光电效应，把光学辐射转化成电学信号。其在如军事弹导导弹，宇宙探索，环境检测，视频成像，安全消防等，紫外探测器有着极为重要的作用。

作为宽禁带半导体材料的代表，氮化镓(GaN)材料因为其合适的禁带宽度(3.4eV)，成熟的外延技术、稳定的物化性质等使其在紫外探测器上有着无与伦比的优势。微米及纳米尺度材料的出现，为提高GaN的内量子效率和外量子效率提供新的契机。GaN微米线阵列凭借其大的比表面积，更好的结晶质量得到人们的关注。

二氧化钛(TiO 2)作为直接宽禁带半导体材料(3.2eV)，具有极好的紫外探测性能，其光电流增益高，加上其简易的制备方法、稳定的物化性质、优异的光电性能，在近年来已经成为紫光探测领域的热门材料，但当前大多数TiO 2都是层状结构，比表面积过低导致探测效率不高，从而造成紫外探测效果不理想。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种高比表面积、含有GaN/TiO 2异质结的紫外探测器的制备方法，其先通过电化学腐蚀抛光得到光洁的钛基板，后在光洁的钛基板上生长GaN纳米线，通过化学腐蚀以在GaN纳米线的底部原位生成TiO 2，从而形成p-GaN/TiO 2异质结，内建电场以对光生电子/空穴的快速分离，从而实现对紫外光的高效探测效率。

本发明的目的之二在于提供该制备方法获得的紫外探测器。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种紫外探测器的制备方法，包括以下步骤：

1)清洗钛片：超声清洗钛片；

2)钛片预处理：使用含氟化铵的电化学腐蚀液对清洗后的钛片进行电化学腐蚀，清洗，干燥，用胶带撕除表面物质；

3)生长p型GaN纳米阵列：以Mg作为p型掺杂源、采用MBE法在步骤2)处理后的钛片表面生长p型GaN纳米阵列，得到带有p型GaN纳米线的钛片；

4)制备TiO2层：将带有p型GaN纳米线的钛片使用含氟化铵的电化学腐蚀液进行电化学腐蚀，清洗、烘干；

5)蒸镀电极：在p型GaN纳米线的顶端依次蒸镀透明导电层和金属电极。

即本发明通过电化学腐蚀抛光的方法，使钛片表面形成TiO 2颗粒后，通过胶带粘除，从而有效提高p型GaN纳米线对钛片表面的附着性、成型规整的p型纳米线；并且在带有p型钠米线的钛片上采用电化学腐蚀以原位形成疏松的TiO 2层，结合p型纳米线的高比表面积，形成GaN/TiO 2异质结电场，从而可以实现光生电子/空穴的快速分离，从而实现对紫外光的高效探测，使紫外探测器具有响应时间快、自驱动、高比表面积等优点。

进一步地，步骤1)中，依次采用丙醇、异丙醇和超纯水超声清洗钛片。通过采用极性依次增强的溶液进行洗涤，以提高对钛片表面有机和无机污物的洗去效率。

进一步地，步骤2)中，电化学腐蚀采用的电化学腐蚀液为含有0.2-0.4wt％的乙二醇水溶液，其中，水占乙二醇水溶液的2-8vt％。步骤2)的电化学腐蚀相当于电化学炮抛光，通过腐蚀性较弱的电化学溶液进行腐蚀后，再通过胶带粘除表面的TiO 2，从而形成平整、光滑的钛片基面。