[實用新型]一種基于核殼結構GaN-MoO3

有效

• 申請號: 201921860307.3
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN211295123U
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 李國強;鄭昱林;王文樑;唐鑫;陳勝;楊昱輝
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L31/109
• 分類號: H01L31/109;H01L31/0224;H01L31/0304;H01L31/032;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;馮振寧

本實用新型公開了一種基于核殼結構GaN?MoO₃納米柱的自供電紫外探測器。所述自供電紫外探測器包括襯底、生長在襯底上的GaN納米柱陣列、包覆在GaN納米柱陣列上的MoO₃納米晶、包覆在MoO₃納米晶上的第一金屬電極、設在GaN納米柱陣列底端未覆蓋MoO₃納米晶處的第二金屬電極。本實用新型生長核殼結構GaN?MoO₃納米柱的方法，利用了GaN?MoO₃異質結的PV效應，制備了自供電紫外探測器，極大程度減小了器件的尺寸體積，對光電集成器件應用前景重大。

技術領域

本實用新型屬于紫外探測器領域，具體涉及一種基于核殼結構GaN-MoO₃納米柱的自供電紫外探測器。

背景技術

紫外探測技術在火焰探測、臭氧層空洞監測、紫外通信、國防預警與跟蹤等軍事及民用設施領域中具有廣泛應用。在電子設備高度集成化的今天，紫外探測器作為重要的光電轉換器件，其結構的微型化、可集成化成了發展的必然趨勢。

第三代寬帶隙半導體材料GaN，禁帶寬度為3.4 eV，是一種理想的紫外探測器原材料；為了進一步減小成本和體積、提高性能，從而達到光電集成化應用的程度，近年來，使用一維納米結構GaN作為紫外探測器成為了研究熱門。一維GaN納米結構紫外探測器優勢表現為：其晶體質量是優于薄膜的，因為一維納米結構是幾乎完全弛豫的，能夠有效減少穿透到納米棒頂端的位錯，有助于減少缺陷，提高晶體質量；此外，一維GaN納米結構在很大程度上増加了材料的側壁面積，從而增加了光子逃逸/吸收角度，有效的提高了光發射/吸收，從而提高了探測器性能。然而要使得這種功能納米系統，即多個納米器件集成成為可能，這些納米器件必須是自給自足的，也就是說，不需要外部電源供給其工作，因為外部電源會大大增加了器件系統的尺寸和重量。克服這個問題的關鍵是采用自供電紫外探測器。它是利用器件結構中的光伏效應（PV），即在光照下產生半導體中的電子?空穴對，并在器件本身p-n結、肖特基結或異質結形成的內建電場作用下進行有效的分離，產生光電流，在這種情況下，該裝置被分類為PV（或自供電）光電探測器。目前，基于p-n結、肖特基結的GaN自供電紫外探測器已經有很多研究報道，然而此類自供電紫外探測器的自供電光電響應性能都有待提高[Bie, Y. , Liao, Z. , Zhang, H. , Li, G. , Ye, Y. , Zhou, Y. , Xu, J. , Qin,Z. , Dai, L. and Yu, D., Self‐Powered, Ultrafast, Visible‐Blind UV Detectionand Optical Logical Operation based on ZnO/GaN Nanoscale p‐n Junctions.Advanced Materials, 23 (2011) 649-653. doi:10.1002/adma.201003156]。為了獲得高性能的基于異質結的自供電紫外探測器，構造晶格和能帶相匹配的兩種不同材料的的異質結是非常重要的。

氧化鉬（α-MoO₃）是一種具有典型層狀結構的寬禁帶金屬氧化物半導體，禁帶寬度為3.3 eV，是一種潛在的紫外探測器候選材料。此外，MoO₃具有高化學穩定性、無毒性和廉價性，并且制備MoO₃可以采用低成本的沉積技術。目前PV電池中廣泛使用金屬氧化物半導體，但將其用作紫外探測器研究報道確很少。因此，將其對紫外光特殊的吸收性能引入到紫外探測器的應用中有著巨大的發展前景。

實用新型內容

為了克服現有上述技術的缺點和不足，本實用新型的目的在于提供一種基于核殼結構GaN-MoO₃納米柱的自供電紫外探測器。

本實用新型的目的至少通過如下技術方案之一實現。