日盲紫外光电化学光探测器及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112880821A(43)申请公布日2021.06.01(21)申请号201911203022.7(22)申请日2019.11.29(71)申请人中国科学技术大学地址230026安徽省合肥市包河区金寨路96号(72)发明人孙海定汪丹浩张昊宸黄晨(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人任岩(51)Int.Cl.G01J1/42(2006.01)G01N27/30(2006.01)G01N27/414(2006.01)权利要求书2页说明书20页附图9页(54)发明名称日盲紫外光电化学光探测器及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种日盲紫外光电化学光探测器及其制备方法，该光探测器包括光电极，所述光电极包括衬底，还包括在所述衬底表面上形成的p型/n型掺杂氮化镓基(GalliumNitride,简称GaN)基纳米孔阵列。另外，在GaN基纳米孔阵列上修饰助催化剂纳米颗粒作为光电极，优化了分子的吸脱附过程，提高了光电极在溶液中的氧化还原反应速率。同时，进一步优化光电化学装置设计，改变电解质溶液环境，最终实现高响应度、灵敏度高、快速反应、经济环保、自供能(无需外加额外电能)的新型日盲紫外光探测器。CN112880821ACN112880821A权利要求书1/2页1.一种应用于日盲紫外的光电化学光探测器，其特征在于，所述光探测器包括光电极，所述光电极包括衬底，还包括在所述衬底表面上形成的GaN基纳米孔阵列，GaN基纳米孔阵列包括n型GaN基纳米孔阵列和p型GaN基纳米孔阵列。2.根据权利要求1所述的光探测器，其特征在于，所述GaN基纳米孔直径为0.01μm-5μm，深度为5nm-6000nm；所述GaN基纳米孔阵列中相邻纳米孔之间的间距为0.01μm-5μm。3.根据权利要求1所述的光探测器，其特征在于，所述衬底包括蓝宝石衬底、氮化镓衬底、氧化镓衬底、碳化硅衬底、硅衬底或具备GaN基材料薄膜的衬底。4.根据权利要求1所述的光探测器，其特征在于，所述光电极包括由n型GaN基纳米孔阵列形成的光阳极和p型GaN基纳米孔阵列形成的光阴极。5.根据权利要求1所述的光探测器，其特征在于，所述衬底和GaN基纳米孔阵列之间还包括缓冲层；所述缓冲层包括至少三层中间层；所述缓冲层包括形成于衬底上的第一中间层；形成于第一中间层上的第二中间层；形成于第二中间层上的第三中间层。6.根据权利要求1所述的光探测器，其特征在于，所述GaN基纳米孔阵列为n型GaN基纳米孔阵列，所述光电极的GaN基纳米孔阵列表面还包括覆盖于所述纳米孔阵列表面的保护层，所述保护层厚度小于等于10nm，所述保护层材料至少包括二氧化钛。7.根据权利要求6所述的光探测器，其特征在于，所述光电极还包括分布于所述保护层表面的助催化剂纳米颗粒，所述助催化剂纳米颗粒为具水氧化或还原反应活性的金属颗粒。8.根据权利要求6所述的光探测器，其特征在于，所述GaN基纳米孔阵列表面还包括一未覆盖所述保护层的第一区域，所述第一区域设置于所述纳米孔区域之外，所述第一区域上包括有点焊铟球，用于形成所述光电极的导电区域，用于引出所述光电极。9.根据权利要求1所述的光探测器，其特征在于，所述光电化学光探测器还包括：与所述光电极接触的电解质溶液，以及与所述电解质溶液接触的参比电极和对电极，所述参比电极和所述对电极、光电极之间的间距大于等于0.01mm；其中，所述参比电极、对电极以及所述光电极分别与具备电流监测功能的电化学工作站相连。10.根据权利要求9所述的光探测器，其特征在于，所述电解质溶液包括酸性或中性电解质溶液，所述中性电解质溶液为硫酸钠及磷酸缓冲液，所述酸性电解质溶液包括氢溴酸、硫酸、盐酸、高氯酸，所述电解质溶液浓度为0.01mol/L～5mol/L；所述参比电极为银/氯化银(Ag/AgCl)电极；所述对电极包括铂(Pt)电极、碳(C)电极。11.一种日盲紫外光电化学光探测器的制备方法，应用于制备根据权利要求1-10中任一项所述的光探测器，其特征在于，在所述衬底上形成GaN基纳米孔阵列；2CN112880821A权利要求书2/2页在所述纳米孔上修饰助催化剂纳米颗粒；利用已修饰助催化剂纳米颗粒的GaN基纳米孔阵列作为光电极制备所述光探测器。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述衬底上形成GaN基纳米孔阵列，包括：对所述衬底进行预退火；在所述经过预退火的衬底上形成缓冲层；在所述缓冲层表面形成GaN基纳米孔阵列。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述经过预退火的衬底上形成缓冲层，包括：在所述缓冲层至少包括两层中间层；在所述衬底上以第一条件形成第一中间层，在所述第一中间层上以第二条件形成第二中间层；在所