一种F-β-Ga制造技术

本发明专利技术属于光探测器技术领域，具体涉及一种F‑β‑Ga

【技术实现步骤摘要】
一种F-β-Ga2O3/CuGaO2紫外光电探测器及其制备方法
本专利技术属于光探测器
，具体涉及一种F-β-Ga2O3/CuGaO2紫外光电探测器及其制备方法。
技术介绍
太阳光可以分为三个波段，紫外区、可见区，红外区；小于400nm波段的波段为紫外波段。除了在航空航天及军事领域，如太空中的辐射探测等对紫外探测技术有一定的要求外；在民用领域，由于紫外辐射会对人体内的维生素合成、紫外致癌等产生影响，也对紫外探测有一定的需求。光电探测器是一种通过光电信号转变而实现感知探测的重要光电器件，光电探测主要通过以下步骤完成检测：首先在外界光辐射的情况下探测器产生光生载流子，然后光生载流子通过扩散和漂移的形式在半导体内部进行输运和倍增，最后光生载流子形成的光电流被两端电极收集，从而实现了对外界光辐射的检测。传统上，紫外光的检测方式主要有光电倍增管、热探测器和窄带隙半导体光电二极管。光电倍增管虽然是对紫外光子十分敏感，但是它不仅体积和重量大，并且需要很高的工作电压；热探测器虽然检测效果较好，但是响应速度慢，且不具备波长选择性；窄带隙半导体光电二极管的带隙小，需要额外阻挡可见光和红外光子，进而导致系统的有效面积显著损失。因此制备具有高的响应度、量子效率、响应速度以及信噪比的紫外光电探测器十分必要。
技术实现思路
针对现有紫外光电探测器的光敏度不高、响应度低和响应速度慢的技术缺陷，本专利技术提供一种F-β-Ga2O3/CuGaO2紫外光电探测器及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种F-β-Ga2O3/CuGaO2紫外光电探测器的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将一定量的乙酸铜和适量硝酸镓先后加入去离子水中，室温下超声15-20min后向溶液中缓慢的滴入适量NaOH溶液，并在50-60℃的水浴中搅拌20-30min，然后向混合溶液中滴入适量乙二醇溶液并在同样温度下继续搅拌10-13min后静置1-2h，静置后将溶液置于反应釜内衬中在190-210℃下反应36-48h，自然冷却至室温后用稀硝酸将产物离心洗涤至洗涤液呈中性，随后再用无水乙醇和去离子水交替洗涤4次，然后将产物放在65-70℃的真空干燥箱中烘干得到CuGaO2纳米片。步骤二：将步骤一制备的CuGaO2纳米片和适量硝酸镓加入去离子水中，超声20-25min，然后在室温下缓慢滴入NaOH溶液将溶液的pH值调至9左右，随后向溶液中加入适量的NaF溶液和α-烯烃磺酸钠溶液，并快速搅拌10-15min；搅拌后将混合溶液置于170-190℃的反应釜中保温24-30h,冷却至室温后将产物用去离子水离子洗涤3次，然后放入60-70℃的干燥箱中18-22h，干燥后将产物放入管式炉中，在氩气气氛下以950℃煅烧2-3h制得F-β-Ga2O3/CuGaO2材料。步骤三：采用步骤二的制备方法，但在硝酸镓的水溶液中不加入CuGaO2纳米片，制得F-β-Ga2O3材料。步骤四：将F-β-Ga2O3/CuGaO2材料和F-β-Ga2O3材料分别置于无水乙醇中并超声40-50min；将叉指电极用无水乙醇和去离子水交替洗涤5次后置于60-70℃的干燥箱中烘干，然后将F-β-Ga2O3的无水乙醇溶液滴在叉指电极上，干燥后得到均匀的薄膜，然后在薄膜上滴加F-β-Ga2O3/CuGaO2的无水乙醇溶液并用刮刀涂抹均匀，随后把样品置于50-55℃的真空干燥箱中烘干，烘干后通过热蒸发在薄膜一侧制备Au电极，最后得到F-β-Ga2O3/CuGaO2紫外光电探测器。所述步骤一中乙酸铜的添加量为20-35mmol，乙二醇的添加量为15-20ml；乙酸铜和硝酸镓的物质的量之比为1:0.8-1:1，乙酸铜和NaOH的物质的量之比为1:6-1:8。所述步骤二中硝酸镓和CuGaO2的质量比为0.76:1-1.12:1，NaF和硝酸镓的质量比为1:3.9-1:6.2，α-烯烃磺酸钠和CuGaO2的质量比为1:12-1:16。所述步骤三中硝酸镓的添加量为40-50mmol，其他物质的用量比和步骤二相同。优选地，所述步骤一中乙酸铜水溶液的浓度为0.08g/ml；NaOH溶液的浓度均为2.5mol/L，滴加速度均为3ml/min。优选地，所述步骤二中硝酸镓水溶液的浓度为0.1g/ml；NaOH溶液的浓度均为2.5mol/L，滴加速度均为3ml/min；NaF水溶液的浓度为0.06g/ml；α-烯烃磺酸钠水溶液的浓度为0.03g/ml。优选地，所述步骤二制备的复合材料中F-β-Ga2O3在CuGaO2纳米片上的负载量为28wt％-41wt％；所述步骤二和步骤三中F在β-Ga2O3的掺杂量为10wt％-16wt％。本专利技术的另一方面提供上述F-β-Ga2O3/CuGaO2紫外光电探测器制备方法制得的紫外光电探测器，本探测器在365nm紫外光、0.2mW/cm2的功率下的光敏度在2100以上，外加电压0V和10V下响应度分别最高可达0.27mA/W和32A/W，响应速度快，上升和下降所用时间分别为70ms和15ms左右。有益效果：(1)CuGaO2是形状均一的六角片状结构纳米片，属于大尺寸的二维材料，这样的形状提高了涂覆成膜后的取向，有利于异质结的形成。(2)β-Ga2O3在F掺杂后成为了n型半导体，由于O和F的离子半径很接近，F十分容易取代O的位置；而且F的掺杂可以拓宽β-Ga2O3的占据态，从而提高材料的光学带隙；掺杂后的材料相对于未掺杂，在载流子密度上也有所提升，进而导致了导电性能的上升。(3)本专利技术所述复合方法可以提供更多的空穴注入，提高两种半导体的接触面积，形成了许多局域的p-n结；这些局域p-n结及其附带的局域内建电场的存在影响了内部载流子传输，促进了电子-空穴的分离，提高了光电探测器的灵敏度。附图说明图1为实施例1中步骤二制得的F-β-Ga2O3/CuGaO2材料的XRD图；图2为实施例1制得的紫外光电探测器的I-V曲线。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例1步骤一：将3.99g乙酸铜和5.1g硝酸镓先后加入49.9ml去离子水中，室温下超声15min后向溶液中缓慢的滴入63.8ml的NaOH溶液，并在60℃的水浴中搅拌20min，然后向混合溶液中滴入15ml乙二醇溶液并在同样温度下继续搅拌12min后静置1h，静置后将溶液置于反应釜内衬中在190℃下反应48h，自然冷却至室温后用稀硝酸将产物离心洗涤至洗涤液呈中性，随后再用无水乙醇和去离子水交替洗涤4次，然后将产物放在65℃的真空干燥箱中烘干得到CuGaO2纳米片。步骤二：将3.3g的CuGaO2纳米片和3.69g硝酸镓加入36.9ml去离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种F-β-Ga

【技术特征摘要】
1.一种F-β-Ga2O3/CuGaO2紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将乙酸铜和硝酸镓先后加入去离子水中，室温下超声15-20min后向溶液中缓慢的滴入NaOH溶液，并在50-60℃的水浴中搅拌20-30min，然后向混合溶液中滴入乙二醇溶液并在同样温度下继续搅拌10-13min后静置1-2h，静置后将溶液置于反应釜内衬中在190-210℃下反应36-48h，自然冷却至室温后用稀硝酸将产物离心洗涤至洗涤液呈中性，随后再用无水乙醇和去离子水交替洗涤4次，然后将产物放在65-70℃的真空干燥箱中烘干得到CuGaO2纳米片；
步骤二：将CuGaO2纳米片和硝酸镓加入去离子水中，超声20-25min，然后在室温下缓慢滴入NaOH溶液将溶液的pH值调至9左右，随后向溶液中加入NaF溶液和α-烯烃磺酸钠溶液，并快速搅拌10-15min；搅拌后将混合溶液置于170-190℃的反应釜中保温24-30h,冷却至室温后将产物用去离子水离子洗涤3次，然后放入60-70℃的干燥箱中18-22h，干燥后将产物放入管式炉中，在氩气气氛下以950℃煅烧2-3h制得F-β-Ga2O3/CuGaO2材料；
步骤三：采用步骤二的制备方法，但在硝酸镓的水溶液中不加入CuGaO2纳米片，制得F-β-Ga2O3材料；
步骤四：将F-β-Ga2O3/CuGaO2和F-β-Ga2O3分别置于无水乙醇中并超声40-50min；将叉指电极用无水乙醇和去离子水交替洗涤5次后置于60-70℃的干燥箱中烘干，然后将F-β-Ga2O3的无水乙醇溶液滴在叉指电极上，干燥后得到均匀的薄膜，然后在薄膜上滴加F-β-Ga2O3/CuGaO2的无水乙醇溶液并用刮刀涂抹均匀，随后把样品置于50-55℃的真空干燥箱中烘干，烘干后通过热蒸发在薄膜一侧制备Au电极，最后得到F-β-Ga2O3/CuGaO2紫外光电探测器。


2.根据权利要求1所述的一种F-β-Ga2O3/CuG...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯云龙，
申请(专利权)人：冯云龙，
类型：发明
国别省市：上海;31