[發明專利]氧化鋅/氧化鎵核殼微米線及其制備方法、日盲紫外探測器在審

申請號：	201711260195.3	申請日：	2017-12-04
公開（公告）號：	CN107978657A	公開（公告）日：	2018-05-01
發明（設計）人：	王飛;趙斌;王云鵬;趙東旭	申請（專利權）人：	中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
主分類號：	H01L31/18	分類號：	H01L31/18;H01L31/0296;H01L31/032;H01L31/0352;H01L31/102
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摘要：
搜索關鍵詞：	氧化鋅氧化鎵核殼微米及其制備方法紫外探測器
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于紫外探測器技術領域，尤其涉及一種氧化鋅/氧化鎵核殼微米線及其制備方法、日盲紫外探測器。

背景技術

日盲紫外探測技術是繼紅外和激光探測技術之后發展起來的又一軍民兩用光電探測技術。日盲光譜區是指波長在200～280nm波段的紫外輻射，由于太陽輻射在這一波段的光波幾乎完全被地球的臭氧層所吸收，即在這個波段大氣層中的背景輻射幾乎為零，所以稱為日盲。在該光譜范圍內，由于具有極低的背景噪音，日盲紫外探測器能輕易探測到飛機、火箭和導彈等飛行目標發動機燃燒所產生的尾焰或羽焰中釋放出的大量紫外輻射，所以在軍用方面可以應用于空間防務和預警系統；由于紅外制導導彈的命中精度因紅外對抗技術的日趨成熟，已受到嚴重威脅，應用紅外-紫外雙色制導的導彈，在受到敵方紅外干擾時，仍可用紫外制導把導彈引向目標；在民用方面可用于紫外天文學、天際通信、火災監控、汽車發動機監測、石油工業和環境污染的監測等，具有廣闊的應用前景。并且同紅外探測技術相比，紫外探測還具有虛警率低、不需低溫冷卻、不掃描、告警器體積小、重量輕等優點。

三元合金AlGaN與ZnMgO是目前研究最為廣泛的寬帶隙半導體紫外探測器材料。但依靠調節合金中金屬組分來調節半導體帶隙，以得到對應于日盲波段的三元合金材料仍存在著由于缺少晶格匹配的襯底、原子遷移率不同與晶體結構不同所導致的大量缺陷、裂紋和分相問題，嚴重制約著器件的各項指標。

目前氧化鋅基日盲紫外探測器的響應度仍處于mA/W量級，且合金薄膜的生長需要復雜的工藝設備，如MBE(分子束外延)、MOCVD(金屬-有機物化學氣相沉積)等，增加了提升日盲紫外探測器性能的成本與難度。因此一個單晶結構、不依賴于摻雜而調帶隙的材料更容易實現具有高響應度、快速響應時間的日盲紫外探測器。氧化鎵是一種有著良好化學穩定性和熱穩定性，并極易制備的二元材料，先前關于氧化鎵的研究主要集中于高溫氣體傳感器和導電薄膜中。β相氧化鎵晶體的禁帶寬度為4.5eV，對應于日盲紫外波段，因此非常適合用作于日盲紫外探測器的功能層材料。但由于半導體材料中的持續光電導效應，其響應速度為s量級，紫外可見抑制比為10³量級。這樣的響應速度和抑制比仍然無法滿足軍事以及民用中快速和微弱信號探測的需求。因此，構建β-氧化鎵結型器件就成為了提高其響應度和響應速度的最為直接有效的手段。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供氧化鋅/氧化鎵核殼微米線及其制備方法、日盲紫外探測器，該氧化鋅/氧化鎵核殼納米線制備的日盲紫外探測器具有較好的響應度與響應速度。

本發明提供了一種氧化鋅/氧化鎵核殼微米線的制備方法，包括：

S1)將氧化鋅、氧化鎵與碳混合研磨，得到混合粉末；

S2)以所述混合粉末為原料，在設置有氧化鋅籽晶層的襯底上進行第一次化學氣相沉積，生長氧化鋅微米線；然后繼續升溫，進行第二次化學氣相沉積，在氧化鋅微米線上生長氧化鎵，得到氧化鋅/氧化鎵核殼微米線。

優選的，所述氧化鋅、氧化鎵與碳的質量比為1：(0.05～0.5)：(0.8～1.5)。

優選的，所述氧化鋅籽晶層的厚度為50～200nm。

優選的，所述第一次化學氣相沉積的升溫速度為20℃/min～30℃/min；所述第一次化學氣相沉積的溫度為900℃～1000℃；所述第一次化學氣相沉積的時間為8～15min。

優選的，所述第二次化學氣相沉積的升溫速度為5℃/min～15℃/min；所述第二次化學氣相沉積的溫度為1100℃～1200℃；所述第二次化學氣相沉積的時間為30～50min。

優選的，所述第一次化學氣相沉積與第二次化學沉積均在通入保護氣體中進行；所述保護氣體為氬氣。

本發明還提供了一種氧化鋅/氧化鎵核殼微米線，包括核層與殼層；所述核層為氧化鋅微米線；所述殼層為β-氧化鎵單晶薄膜。

優選的，所述核層的厚度為5～10μm；所述殼層的厚度為200～900nm。