【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电探测器及其制法，具体为一种基于ga掺杂zno微米线的自驱动紫外光光电探测器及其制法。
技术介绍
1、高性能自驱动低维紫外光电探测器在遥感成像、环境监测、医疗检测和军事设备等领域都具有很好的应用价值,目前已经有一系列探测和成像产品。随着信息器件进一步小型化、集成化，高性能低维自驱动探测领域有很好的应用前景。
2、氧化锌(zno)作为直接带隙、宽禁带半导体材料，禁带宽度为3.37ev，被广泛应用于探测器，而氧化锌微米线的优异的长径比，柔韧性，结晶质量在低维光电探测器件里有着较好的效果，因此在本专利技术中我们使用使用化学气相沉积(cvd)实验方法生长出氧化锌微米线来制备一种低维的自驱动紫外光电探测器，在探测领域中有着极大的应用价值。但是由于获得高度稳定的p型氧化锌还存在诸多问题，因此，引入p-gan制备氧化锌基紫外光电探测器，但是仍存在电子迁移率低响应速度慢，载流子复合问题严重，反向漏电流大等问题。研究发现能够通过引入氧化镁中间层来对界面进行调控，能促进载流子有效的分离，显著降低反向漏电流。氧化镁中间层的引入会导致了器件电阻的增大，降低反向漏电流的同时也会降低光电流。
3、公开号为cn115084296a的中国专利公开了一种紫外探测器作为同质结探测器，由于zno的本征缺陷，氧化锌材料作为本征n型半导体，因为本征n型载流子的补偿效应和非对称掺杂的限制，p型氧化锌的制备较为困难；同时存在zno表面的氧吸附和解吸的原因，纯zno材料的pds响应速度一般比较慢。公开号为cn116013941a的中国专
4、综上所述，现有的zno:ga mw/gan自驱动紫外光光电探测器存在表面缺陷状态、电荷输运差、耗尽区载流子复合严重、暗电流大、金属-氧化物界面迁移率低等问题。
技术实现思路
1、专利技术目的：为了克服现有技术的不足，本专利技术目的是提供一种具有高eqe、响应速度快、电学特性好的基于ga掺杂zno微米线的自驱动紫外光光电探测器，本专利技术的另一目的是提供一种有效提高载流子传输、增强电子迁移率、大大增加光电流、改善响应时间的基于ga掺杂zno微米线的自驱动紫外光光电探测器的制备方法。
2、技术方案：本专利技术所述的一种基于ga掺杂zno微米线的自驱动紫外光光电探测器，包括导电玻璃，导电玻璃的同侧设置au薄膜电极、mgo绝缘层和n-agnws@zno:ga微米线，n-agnws@zno:ga微米线设置在mgo绝缘层之间，mgo绝缘层、n-agnws@zno:ga微米线远离导电玻璃的一侧设置电子阻挡层，电子阻挡层与p-gan薄膜相连，p-gan薄膜朝向电子阻挡层的一侧设置薄膜电极，远离电子阻挡层的一侧设置衬底。
3、进一步地，au薄膜电极的厚度为40～50nm，mgo绝缘层的厚度为1～3μm，电子阻挡层的厚度为10～20nm，薄膜电极的厚度为50～100nm。mgo绝缘层的厚度大于3μm，会导致薄膜过厚容易脱落，绝缘能力下降，电子阻挡能力较弱，会影响导电性，开始有一定的绝缘能力。电子阻挡层的厚度小于10nm，阻挡电子的效果有限。au薄膜电极用于收集电子，mgo电子阻挡层用于组织电子从n型材料zno中向gan中移动。
4、进一步地，n-agnws@zno:ga微米线中的zno:ga微米线的长度为1～3cm，边长为10～20μm，横截面为四边形，与圆形相比微米线与衬底接触面更大。
5、进一步地，p-gan薄膜的厚度为300～350μm，空穴浓度为1018～1019/cm3，空穴迁移率为20～150cm2/v·s。
6、进一步地，电子阻挡层为mgo电子阻挡层，薄膜电极为ni、au复合薄膜电极，衬底为蓝宝石衬底。暗电流的存在导致能量浪费、器件寿命缩短、误差增加和漏电流风险。使用mgo电子阻挡层降低了暗电流，银纳米线增加电子迁移率会增强光电探测器的响应时间，响应时间快是探测器重要的性能。
7、本专利技术所述的一种基于ga掺杂zno微米线的自驱动紫外光光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
8、步骤一，在导电玻璃导电面的一端蒸镀au薄膜电极；
9、步骤二，在p-gan薄膜表面的一端蒸镀薄膜电极；
10、步骤三，用掩模板遮挡住薄膜电极，在p-gan薄膜的另一端蒸镀电子阻挡层；
11、步骤四，用掩模板遮挡住薄膜电极、p-gan薄膜表面用于后续放置n-agnws@zno:ga微米线的区域，在mgo电子阻挡层表面蒸镀mgo绝缘层；
12、步骤五，将agnws均匀的旋涂在ga掺杂zno微米线的表面，得到n-agnws@zno:ga微米线；
13、步骤六，将n-agnws@zno:ga微米线放置于步骤四所遮挡位置；
14、步骤七，将步骤一所得导电玻璃导电面覆盖于n-agnws@zno:ga微米线表面。
15、进一步地，步骤一中，导电玻璃蒸镀前依次放置于丙酮、乙醇和去离子水中，超声清洗，再用氮气吹洗表面水分。
16、进一步地，步骤二中，p-gan薄膜用分子束外延法(mbe法)生长在衬底上，空穴浓度为1018～1019/cm3，空穴迁移率为20～150cm2/v·s，依次放置于丙酮、乙醇和去离子水中，超声清洗，然后用氮气吹洗表面水分，在p-gan薄膜的一端依次蒸镀ni、au，得到薄膜电极。
17、进一步地，步骤五中，ga掺杂zno微米线的制备方法为：将zno粉末、氧化镓粉末和碳粉按照质量比为9:1:10进行研磨混合，放入高温管式炉加热，气体流量设定为110～120sccm，以每分钟上升15～20摄氏度的速率上升至1100～1150摄氏度反应30～40分钟后，打开与高温管式炉接通的氧气阀门，气体流量设定为15～20sccm并持续加热20～30分钟。ga掺杂zno微米线通过铟粒与载玻片固定，将ag纳米线均匀的旋涂在ga掺杂zno微米线表面。n-agnws@zno:ga微米线的电子浓度1017～1019/cm3，电子迁移率为5～150cm2/v·s。电子浓度、电子迁移率越高越好，越高的话探测器响应速度越快，但是基于材料本身性质，再高就比较困难。
18、制备原理：mgo电子阻挡层作为电子势垒，在电场的影响下，光生空穴可以进入mgo的导带，而光生电子则无法进入p型gan价带。mgo产生的高势垒防止电子回流并抑制复合过程，再通过内置电场快速有效地分离，随后通过zno由电极收集。同时引入mgo层有助于减少可能由裂纹和针孔引起的界面缺陷。通过最小化n-zno mw界面的表面状态，减少了这些缺陷，使器件的暗电流显著降低，提高对微小信号的探测能力。因此，光电流增加，并且暗电流被有效地最小化。agnws的存在增强了载流子的传输，从而提高了器件内的电子迁移率。这反过来又大大提高了光电探测器的响应速度。此外，agnws栅格的高透明度允许充足的光穿透并照本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于Ga掺杂ZnO微米线的自驱动紫外光光电探测器，其特征在于：包括导电玻璃(1)，所述导电玻璃(1)的同侧设置Au薄膜电极(2)、MgO绝缘层(3)和n-AgNWs@ZnO:Ga微米线(5)，所述n-AgNWs@ZnO:Ga微米线(5)设置在MgO绝缘层(3)之间，所述MgO绝缘层(3)、n-AgNWs@ZnO:Ga微米线(5)远离导电玻璃(1)的一侧设置电子阻挡层(4)，所述电子阻挡层(4)与p-GaN薄膜(7)相连，所述p-GaN薄膜(7)朝向电子阻挡层(4)的一侧设置薄膜电极(6)，远离电子阻挡层(4)的一侧设置衬底(8)。
2.根据权利要求1所述的一种基于Ga掺杂ZnO微米线的自驱动紫外光光电探测器，其特征在于：所述Au薄膜电极(2)的厚度为40～50nm，所述MgO绝缘层(3)的厚度为1～3μm，所述电子阻挡层(4)的厚度为10～20nm，所述薄膜电极(6)的厚度为50～100nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于Ga掺杂ZnO微米线的自驱动紫外光光电探测器，其特征在于：所述n-AgNWs@ZnO:Ga微米线(5)中的ZnO:Ga微米线
4.根据权利要求1所述的一种基于Ga掺杂ZnO微米线的自驱动紫外光光电探测器，其特征在于：所述p-GaN薄膜(7)的厚度为300～350μm，空穴浓度为1018～1019/cm3，空穴迁移率为20～150cm2/V·s。
5.根据权利要求1所述的一种基于Ga掺杂ZnO微米线的自驱动紫外光光电探测器，其特征在于：所述电子阻挡层(4)为MgO电子阻挡层，薄膜电极(6)为Ni、Au复合薄膜电极，所述衬底(8)为蓝宝石衬底。
6.一种基于Ga掺杂ZnO微米线的自驱动紫外光光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种基于Ga掺杂ZnO微米线的自驱动紫外光光电探测器的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，导电玻璃(1)蒸镀前依次放置于丙酮、乙醇和去离子水中，超声清洗，再用氮气吹洗表面水分。
8.根据权利要求6所述的一种基于Ga掺杂ZnO微米线的自驱动紫外光光电探测器的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，p-GaN薄膜(7)用分子束外延法生长在衬底(8)上，空穴浓度为1018～1019/cm3，空穴迁移率为20～150cm2/V·s，依次放置于丙酮、乙醇和去离子水中，超声清洗，然后用氮气吹洗表面水分，在p-GaN薄膜(7)的一端依次蒸镀Ni、Au，得到薄膜电极(6)。
9.根据权利要求6所述的一种基于Ga掺杂ZnO微米线的自驱动紫外光光电探测器的制备方法，其特征在于：所述步骤五中，Ga掺杂ZnO微米线的制备方法为：将ZnO粉末、氧化镓粉末和碳粉按照质量比为9:1:10进行研磨混合，放入高温管式炉加热，气体流量设定为110～120sccm，以每分钟上升15～20摄氏度的速率上升至1100～1150摄氏度反应30～40分钟后，打开与高温管式炉接通的氧气阀门，气体流量设定为15～20sccm并持续加热20～30分钟。
10.根据权利要求6所述的一种基于Ga掺杂ZnO微米线的自驱动紫外光光电探测器的制备方法，其特征在于：所述步骤五中，Ga掺杂ZnO微米线通过铟粒与载玻片固定，将Ag纳米线均匀的旋涂在Ga掺杂ZnO微米线表面。
...【技术特征摘要】
1.一种基于ga掺杂zno微米线的自驱动紫外光光电探测器，其特征在于：包括导电玻璃(1)，所述导电玻璃(1)的同侧设置au薄膜电极(2)、mgo绝缘层(3)和n-agnws@zno:ga微米线(5)，所述n-agnws@zno:ga微米线(5)设置在mgo绝缘层(3)之间，所述mgo绝缘层(3)、n-agnws@zno:ga微米线(5)远离导电玻璃(1)的一侧设置电子阻挡层(4)，所述电子阻挡层(4)与p-gan薄膜(7)相连，所述p-gan薄膜(7)朝向电子阻挡层(4)的一侧设置薄膜电极(6)，远离电子阻挡层(4)的一侧设置衬底(8)。
2.根据权利要求1所述的一种基于ga掺杂zno微米线的自驱动紫外光光电探测器，其特征在于：所述au薄膜电极(2)的厚度为40～50nm，所述mgo绝缘层(3)的厚度为1～3μm，所述电子阻挡层(4)的厚度为10～20nm，所述薄膜电极(6)的厚度为50～100nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于ga掺杂zno微米线的自驱动紫外光光电探测器，其特征在于：所述n-agnws@zno:ga微米线(5)中的zno:ga微米线的长度为1～3cm，边长为10～20μm，横截面为四边形。
4.根据权利要求1所述的一种基于ga掺杂zno微米线的自驱动紫外光光电探测器，其特征在于：所述p-gan薄膜(7)的厚度为300～350μm，空穴浓度为1018～1019/cm3，空穴迁移率为20～150cm2/v·s。
5.根据权利要求1所述的一种基于ga掺杂zno微米线的自驱动紫外光光电探测器，其特征在于：所述电子阻挡层(4)为mgo电子阻挡层，薄膜电极(6)为ni、...
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