一种β-氧化镓纳米线阵列薄膜及其制备方法技术

本申请公开了一种β‑氧化镓纳米线阵列薄膜及其制备方法，其中，β‑氧化镓纳米线阵列薄膜的制备方法包括：将融化的金属镓旋涂于衬底表面；将表面涂覆有金属镓的衬底在预设温度条件焙烧第一预设时间，所述预设温度的取值范围为500‑1200℃，所述第一预设时间的取值范围为10‑200min；冷却所述衬底以及焙烧所得产物，获得β‑氧化镓纳米线阵列薄膜。利用所述方法制备所述β‑氧化镓纳米线阵列薄膜具有采用的设备简单、制备流程简单和所需时间短的优点。更重要的是，β‑氧化镓纳米线阵列薄膜中的β‑氧化镓纳米线长度均一且有序排列，为进一步提高利用所述β‑氧化镓纳米线阵列薄膜制备的光电器件的光电性能提供了前提条件。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及材料科学
，更具体地说，涉及一种β-氧化镓纳米线阵列薄膜及其制备方法。
技术介绍
β-氧化镓是一种具有广阔应用前景的重要功能材料，其禁带宽度为4.9eV，对应吸收波长为253nm，是一种天然的可用于制备日盲紫外探测器件的半导体材料。现今主流的β-氧化镓主要分为体材料、薄膜材料和纳米结构，但是β-氧化镓体材料的制备，特别是β-氧化镓单晶材料的制备所需要的成本一般较高；而利用β-氧化镓薄膜材料制备的光电器件的暗电流一般较高，响应时间较大，难以满足实际应用的需求；有研究发现，β-氧化镓纳米结构形成的薄膜材料有制备工艺简单、成本低廉以及利用其制备的光电器件的光电性能好的优点；β-氧化镓纳米线薄膜的具体制备流程详见文献：WengWY,HsuehTJ,ChangSJ,etal.GrowthofGa2O3NanowiresandtheFabricationofSolar-BlindPhotodetector[J].NanotechnologyIEEETransactionson,2011,10(5):1047-1052.但是以该方法制备的β-氧化镓纳米线薄膜中的β-氧化镓纳米线都是以杂乱无序的方式排布的，而β-氧化镓纳米线有序排列的β-氧化镓纳米线薄膜对于进一步提高利用其制备的光电器件的光电性能具有重要意义。因此，如何改进所述β-氧化镓纳米线薄膜的制备工艺，从而获得β-氧化镓纳米线有序排列的β-氧化镓纳米线薄膜成为目前亟需解决的问题之一。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种β-氧化镓纳米线阵列薄膜及其制备方法，以实现制备β-氧化镓纳米线有序排列的β-氧化镓纳米线阵列薄膜的目的。为实现上述技术目的，本专利技术实施例提供了如下技术方案：一种β-氧化镓纳米线阵列薄膜的制备方法，包括：将融化的金属镓旋涂于衬底表面；将表面涂覆有金属镓的衬底在预设温度条件焙烧第一预设时间，所述预设温度的取值范围为500-1200℃，包括端点值，所述第一预设时间的取值范围为10-200min，包括端点值；冷却所述衬底以及焙烧所得产物，获得β-氧化镓纳米线阵列薄膜。优选的，所述将融化的金属镓旋涂于衬底表面包括：将预设质量的金属镓加热融化；将融化的金属镓涂于衬底表面；将表面涂有融化的金属镓的衬底以预设转速旋转第二预设时间，所述第二预设时间的取值范围为1-100s，包括端点值。优选的，所述预设质量的取值范围为10-1000mg，包括端点值。优选的，所述预设质量的取值范围为200-500mg，包括端点值。优选的，所述预设温度的取值范围为800-1100℃，包括端点值。优选的，所述衬底为c面蓝宝石衬底或a面蓝宝石衬底或r面蓝宝石衬底。一种β-氧化镓纳米线阵列薄膜，采用上述任一实施例所述的方法制得，包括：衬底；位于衬底表面的β-氧化镓薄膜；位于所述β-氧化镓薄膜背离所述衬底一侧的有序的β-氧化镓纳米线阵列。优选的，还包括：位于所述衬底与所述β-氧化镓薄膜之间的金属镓层。优选的，所述β-氧化镓纳米线阵列中的β-氧化镓纳米线为沿[110]晶向生长的β-氧化镓纳米线。从上述技术方案可以看出，本专利技术实施例提供了一种β-氧化镓纳米线阵列薄膜及其制备方法，利用所述方法制备所述β-氧化镓纳米线阵列薄膜不需要加入掺杂试剂、表面活性剂、酸碱试剂和添加剂，具有采用的设备简单、制备流程简单和所需时间短的优点。更重要的是，专利技术人通过对采用所述方法制备的β-氧化镓纳米线阵列薄膜进行光学结构表征分析发现，所述β-氧化镓纳米线阵列薄膜中的β-氧化镓纳米线长度均一且有序排列，实现了制备β-氧化镓纳米线有序排列的β-氧化镓纳米线阵列薄膜的目的，为进一步提高利用所述β-氧化镓纳米线阵列薄膜制备的光电器件的光电性能提供了前提条件。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请的一个实施例提供的一种β-氧化镓纳米线阵列薄膜制备方法的流程示意图；图2为本申请的一个实施例提供的一种利用所述方法制备的β-氧化镓纳米线阵列薄膜的结构示意图；图3为本申请的实施例1中制备获得的β-氧化镓纳米线阵列薄膜的SEM照片以及对应位置元素分布的线扫描图谱；图4为本申请的实施例1中制备获得的β-氧化镓纳米线阵列薄膜的XRD谱图；图5为本申请的实施例1中制备获得的β-氧化镓纳米线阵列薄膜的TEM照片(左)和SAED图片(右)；图6为本申请的另一个实施例提供的一种利用所述方法制备的β-氧化镓纳米线阵列薄膜的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本申请实施例提供了一种β-氧化镓纳米线阵列薄膜的制备方法，如图1所示，包括：S101：将融化的金属镓旋涂于衬底表面；S102：将表面涂覆有金属镓的衬底在预设温度条件焙烧第一预设时间，所述预设温度的取值范围为500-1200℃，包括端点值，所述第一预设时间的取值范围为10-200min，包括端点值；S103：冷却所述衬底以及焙烧所得产物，获得β-氧化镓纳米线阵列薄膜。在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述将融化的金属镓旋涂于衬底表面包括：S1011：将预设质量的金属镓加热融化；S1012：将融化的金属镓涂于衬底表面；S1013：将表面涂有融化的金属镓的衬底以预设转速旋转第二预设时间，所述第二预设时间的取值范围为1-100s，包括端点值。需要说明的是，所述预设转速的可选取值范围为1000-10000rpm，包括端点值。所述预设质量的取值范围为10-1000mg，包括端点值。在本申请的一个优选实施例中，所述预设质量的优选的取值范围为200-500mg，包括端点值，但本申请对所述预设质量的具体取值范围并不做限定，具体视实际情况而定。在上述实施例的基础上，在本申请的另一个优选实施例中，所述预设温...

【技术保护点】
一种β‑氧化镓纳米线阵列薄膜的制备方法，其特征在于，包括：将融化的金属镓旋涂于衬底表面；将表面涂覆有金属镓的衬底在预设温度条件焙烧第一预设时间，所述预设温度的取值范围为500‑1200℃，包括端点值，所述第一预设时间的取值范围为10‑200min，包括端点值；冷却所述衬底以及焙烧所得产物，获得β‑氧化镓纳米线阵列薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种β-氧化镓纳米线阵列薄膜的制备方法，其特征在于，包括：
将融化的金属镓旋涂于衬底表面；
将表面涂覆有金属镓的衬底在预设温度条件焙烧第一预设时间，所述预
设温度的取值范围为500-1200℃，包括端点值，所述第一预设时间的取值范
围为10-200min，包括端点值；
冷却所述衬底以及焙烧所得产物，获得β-氧化镓纳米线阵列薄膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将融化的金属镓旋涂
于衬底表面包括：
将预设质量的金属镓加热融化；
将融化的金属镓涂于衬底表面；
将表面涂有融化的金属镓的衬底以预设转速旋转第二预设时间，所述第
二预设时间的取值范围为1-100s，包括端点值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设质量的取值范围
为10-1000mg，包括端点值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设质量的取值范围
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈星，刘可为，李炳辉，张振中，王潇，杨佳霖，申德振，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22