日盲紫外光电化学光探测器及其产品转让专利
申请号 : CN201911205955.X
文献号 : CN112880823B
文献日 : 2022-05-13
发明人 : 孙海定 , 汪丹浩 , 黄晨 , 张昊宸
申请人 : 中国科学技术大学
摘要 :
本发明公开了一种日盲紫外光电化学光探测器，包括光电极，其特征在于，光电极包括衬底，还包括生长在衬底表面的p型/n型掺杂氮化镓(Gallium Nitride,简称GaN)基纳米线。另外，通过在GaN基纳米线上修饰助催化剂纳米颗粒，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)的新型日盲紫外光电化学光探测器。本发明开创性的将氮化镓基纳米线应用于光电化学光探测器的研究中，具有十分重要的意义。
权利要求 :
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和与所述光电极接触的电解质溶液，以基于水还原反应作为光电反应机制，所述光电极包括：
衬底，以及
生长在所述衬底表面的GaN基纳米线，GaN基纳米线包括n型GaN基纳米线和p型GaN基纳米线。
2.根据权利要求1所述的光探测器，其特征在于，所述GaN基纳米线长度为10nm‑
5000nm，直径为5nm‑5000nm，所述GaN基纳米线的覆盖密度为1%‑99%。
3.根据权利要求1所述的光探测器，其特征在于，所述衬底包括导电衬底。
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基纳米线形成的光阳极和p型GaN基纳米线形成的光阴极，还包括分布于所述光电极表面的助催化剂纳米颗粒。
5.根据权利要求1所述的光探测器，其特征在于，所述GaN基纳米线为n型GaN基纳米线，所述光电极表面还包括形成于所述n型GaN基纳米线表面的一层保护层，所述保护层厚度小于等于10nm。
6.根据权利要求1所述的光探测器，其特征在于，所述光电极还包括修饰于所述GaN基纳米线表面的助催化剂纳米颗粒，所述助催化剂纳米颗粒的尺寸为0.1nm‑1000nm。
7.根据权利要求4所述的光探测器，其特征在于，所述助催化剂纳米颗粒包括具水氧化反应或还原反应活性的金属颗粒。
8.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：设置于所述衬底导电区域的导线，将所述导线、所述光电极进行包覆固定、露出所述光电极的GaN基纳米线的固化包覆结构。
9.根据权利要求8所述的光探测器，其特征在于，所述导线材料包括金、银或铜，所述导线的尺寸与所述衬底的尺寸匹配选取。
10.根据权利要求8所述的光探测器，其特征在于，所述固化包覆结构的材料包括可固化、并在固化后具备绝缘特性的液态材料，所述固化包覆结构包括环氧树脂。
11.根据权利要求8所述的光探测器，其特征在于，在所述导线与所述衬底之间还包括设置于衬底导电区域的液态合金以及设置于所述导线表面、与所述液态合金相对的导电胶；所述液态合金包括液态镓铟合金，所述液态镓铟合金纯度为90% 99.999999%；所述导电~
胶为银胶。
12.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。
13.根据权利要求12所述的光探测器，其特征在于，所述电解质溶液为酸性或中性电解质溶液，所述酸性电解质溶液包括硫酸、盐酸、氢溴酸或高氯酸，所述中性电解质溶液包括硫酸钠或磷酸缓冲液，所述电解质溶液浓度为
0.01mol/L 5mol/L；
~
所述参比电极为银或氯化银电极；
所述对电极包括铂电极或碳电极。
14.一种日盲紫外光电化学光探测器产品，其特征在于，所述产品包括根据权利要求1‑
13任一项所述的光探测器和用于封装所述光探测器的封装结构，所述封装结构包括包覆所述光探测器以将其封装的外壳结构；
所述外壳结构表面开设有光学窗口，设置一与所述光学窗口相配合的用于密封所述光学窗口的透光面，所述透光面与具备GaN基纳米线的光电极表面的间距大于等于0.01mm，用于日盲紫外光通过所述透光面照射到所述光电极上修饰有助催化剂纳米颗粒的GaN基纳米线；
其中，所述光电化学光探测器包括与所述电解质溶液接触的参比电极、对电极和光电极，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。
15.根据权利要求14所述的产品，其特征在于，所述透光面包括对日盲紫外光吸收能力有限的材料；
所述外壳结构包括聚四氟乙烯材料形成的壳体结构。
16.根据权利要求14所述的产品，其特征在于，所述外壳结构的一个表面上开设有可封闭/开放的注入孔、排气孔以及至少3个分别用于设置所述参比电极、对电极和光电极的电极孔。
说明书 :
日盲紫外光电化学光探测器及其产品
技术领域
[0001] 本发明涉及光电化学光探测器技术领域，具体涉及一种日盲紫外光电化学光探测器。
背景技术
[0002] 光电探测器(即，光探测器)，即捕获光信号并将其转换为电信号的器件，被广泛应用于成像，通信，传感，计算，新兴可穿戴设备和宇宙空间领域探测等领域。光探测器在军事
和国民经济的各个领域有广泛用途。
和国民经济的各个领域有广泛用途。
[0003] 现今的光探测器大都基于简单的金属‑半导体‑金属(Metal‑Semiconductor‑Metal,即MSM)结构，MSM结构光探测器在工作时需要施加外部偏压，不仅耗费电力，在响应
度及响应速度等方面也有待提高。与传统MSM半导体肖特基结、p‑n/n‑n结所组成的光电探
测器相比，光电化学光探测器具有以下优势：无需外加额外电能；光响应度更高，响应时间
可调；制造工艺简单且成本低。
度及响应速度等方面也有待提高。与传统MSM半导体肖特基结、p‑n/n‑n结所组成的光电探
测器相比，光电化学光探测器具有以下优势：无需外加额外电能；光响应度更高，响应时间
可调；制造工艺简单且成本低。
[0004] 虽然光电化学光探测器相对传统的光探测器具有很大的技术优势，但尚处于起步阶段。光电化学光探测器由光电化学反应发展而来，目前光电化学反应的研究热点主要为
人工光合作用，即模拟太阳光下(可见光波段)的氧化还原反应，用于光电催化研究。而光电
化学光探测器研究不多，包括红外光波段和紫外光波段光电化学光探测器研究，而日盲紫
外波段的光电化学光探测器更加缺乏研究。
人工光合作用，即模拟太阳光下(可见光波段)的氧化还原反应，用于光电催化研究。而光电
化学光探测器研究不多，包括红外光波段和紫外光波段光电化学光探测器研究，而日盲紫
外波段的光电化学光探测器更加缺乏研究。
[0005] 现有光电化学光探测器制备材料主要为粉体材料或纳米片材料，晶体质量差，氧化还原反应速率慢，光探测效果差，例如氧化镓纳米材料。因此，制备出适用于光电化学光
探测器的高晶体质量半导体并将其应用于意义重大的日盲紫外光探测领域十分重要。
探测器的高晶体质量半导体并将其应用于意义重大的日盲紫外光探测领域十分重要。
发明内容
[0006] (一)要解决的技术问题
[0007] 为制备出高晶体质量半导体材料或结构应用于意义重大的日盲紫外光探测领域，本发明提出一种新型日盲紫外光电化学光探测器及其产品。
[0008] (二)技术方案
[0009] 本发明的一个方面提出了一种新型日盲紫外光电化学光探测器，包括光电极，光电极包括衬底，还包括生长在衬底表面的氮化镓(Gallium Nitride,简称GaN)基纳米线，
GaN基纳米线包括n型GaN基纳米线和p型GaN基纳米线。
GaN基纳米线包括n型GaN基纳米线和p型GaN基纳米线。
[0010] 可选地，GaN基纳米线长度为10nm‑5000nm，直径为5nm‑5000nm。
[0011] 可选地，GaN基纳米线的覆盖密度(或填充率)为1％‑99％。
[0012] 可选地，衬底包括任何可以导电的固态衬底，包括金属、导电硅和硅上面覆盖金属薄膜的衬底、碳化硅、氮化镓、氧化镓、金刚石、石墨烯、ITO(氧化铟锡)材料衬底，或者其他
固态半导体导电基板或者覆盖有导电层的任意固态衬底材料可以作为本发明的导电衬底。
可选地，导电衬底包括标准低阻的硅衬底，硅衬底尺寸可选为1cm×1cm，具体尺寸依据光电
极的尺寸需要，本发明中对此不作限制。
固态半导体导电基板或者覆盖有导电层的任意固态衬底材料可以作为本发明的导电衬底。
可选地，导电衬底包括标准低阻的硅衬底，硅衬底尺寸可选为1cm×1cm，具体尺寸依据光电
极的尺寸需要，本发明中对此不作限制。
[0013] 可选地，硅衬底包括n型硅衬底，n型硅衬底为n型任意晶面硅衬底，例如Si(111)面衬底；还包括p型硅衬底，p型硅衬底为p型任意晶面硅衬底，例如Si(100)面衬底。
[0014] 可选地，光电极包括由n型GaN基纳米线形成的光阳极和p型GaN基纳米线形成的光阴极，还包括分布于其表面的助催化剂纳米颗粒。
[0015] 可选地，GaN基纳米线为n型GaN基纳米线，光电极表面还包括形成于n型GaN基纳米线表面的一层保护层，保护层厚度小于等于10nm。
[0016] 可选地，光电极还包括修饰于GaN基纳米线表面的助催化剂纳米颗粒，助催化剂纳米颗粒的尺寸为0.1nm‑1000nm。
[0017] 可选地，助催化剂纳米颗粒包括水氧化反应或还原反应活性的金属颗粒。
[0018] 可选地，所述助催化剂纳米颗粒包括具水氧化或还原反应活性的金属颗粒，包括铂、铼、钯、铱、铑、铁、钴或镍等，或其多元合金；包括具水氧化反应活性的金属颗粒，包括
铱、铁、钴、镍或钌等，或其多元合金。可选地，光电化学光探测器还包括：设置于衬底导电区
域的导线，将导线、光电极进行包覆固定、露出光电极的GaN基纳米线的固化包覆结构。
铱、铁、钴、镍或钌等，或其多元合金。可选地，光电化学光探测器还包括：设置于衬底导电区
域的导线，将导线、光电极进行包覆固定、露出光电极的GaN基纳米线的固化包覆结构。
[0019] 可选地，导线材料包括金、银、铜，导线的尺寸与衬底的尺寸匹配选取。
[0020] 可选地，固化包覆结构的材料包括可固化、并在固化后具备绝缘特性的液态材料，固化包覆结构为环氧树脂。
[0021] 可选地，在导线与衬底之间还包括设置于衬底导电区域的液态合金以及设置于导线表面、与液态合金相对的导电胶；
[0022] 可选地，液态合金为液态镓铟(GaIn)合金，液态镓铟(GaIn)合金纯度为90～99.99999％；导电胶为银胶。
[0023] 可选地，光电化学光探测器还包括：与光电极接触的电解质溶液，以及与电解质溶液接触的参比电极和对电极，参比电极和对电极、光电极之间保持一定间距；其中，参比电
极、对电极以及光电极分别与具备电流监测功能的电化学工作站相连。
极、对电极以及光电极分别与具备电流监测功能的电化学工作站相连。
[0024] 可选地，电解质溶液为酸性或中性电解质溶液，酸性电解质溶液包括硫酸、盐酸、高氯酸，中性电解质溶液为硫酸钠，电解质溶液浓度为0.01～5mol/L；参比电极为银/氯化
银电极；对电极包括铂电极、碳电极。
银电极；对电极包括铂电极、碳电极。
[0025] 本发明的另一个方面提出了一种新型日盲紫外光电化学光探测器产品，产品包括上述的光探测器和用于封装光探测器的封装结构，封装结构包括包覆光电化学光探测器以
将其封装的外壳结构；外壳结构表面开设有光学窗口，设置一个与光学窗口相配合的用于
密封光学窗口的透光面，透光面与具备GaN基纳米线的光电极表面之间的间距大于等于
0.01mm，用于日盲紫外光通过透光面照射到光电极上修饰有助催化剂纳米颗粒的GaN基纳
米线。
将其封装的外壳结构；外壳结构表面开设有光学窗口，设置一个与光学窗口相配合的用于
密封光学窗口的透光面，透光面与具备GaN基纳米线的光电极表面之间的间距大于等于
0.01mm，用于日盲紫外光通过透光面照射到光电极上修饰有助催化剂纳米颗粒的GaN基纳
米线。
[0026] 可选地，透光面包括对日盲紫外光吸收能力有限的透明材料；外壳结构包括聚四氟乙烯材料形成的壳体结构；
[0027] 可选地，外壳结构的一个表面上开设有可封闭/开放的注入孔、排气孔以及至少3个分别用于设置参比电极、对电极和光电极的电极孔。
[0028] (三)有益效果
[0029] 本发明提出的一种新型日盲紫外光电化学光探测器，在衬底上生长的高晶体质量p型/n型掺杂GaN基纳米线，具有较大的表面积/体积比，与电解质溶液形成的界面接触多，
有利于光生载流子的分离和运输。另外，在GaN基纳米线上修饰助催化剂纳米颗粒(例如
Pt)，优化了分子的吸脱附过程，提高了光电极在溶液中的水还原反应速率，确保了光电转
换效率，获得更大光电响应电流，更高的光响应度，响应时间可根据实际需求精确调控。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。本发明开创性的
将氮化镓基纳米线应用于光电化学光探测器的研究中，具有十分重要的意义。
有利于光生载流子的分离和运输。另外，在GaN基纳米线上修饰助催化剂纳米颗粒(例如
Pt)，优化了分子的吸脱附过程，提高了光电极在溶液中的水还原反应速率，确保了光电转
换效率，获得更大光电响应电流，更高的光响应度，响应时间可根据实际需求精确调控。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。本发明开创性的
将氮化镓基纳米线应用于光电化学光探测器的研究中，具有十分重要的意义。
[0030] 本发明提出的一种新型日盲紫外光电化学光探测器产品，由于上述的光电化学光探测器的结构简单、制造工艺要求低，成本低廉，且该产品的封装结构非常简易，方便于实
际应用且易于大规模生产，可以实现本发明氮化镓基纳米线日盲紫外光电化学光探测器的
产品化。
际应用且易于大规模生产，可以实现本发明氮化镓基纳米线日盲紫外光电化学光探测器的
产品化。
附图说明
[0031] 图1A是本发明一实施例中AlGaN纳米线的示意图；
[0032] 图1B是本发明一实施例中AlGaN纳米线的扫描电子显微镜图；
[0033] 图2是本发明一实施例中AlGaN纳米线中修饰助催化剂纳米Pt颗粒的示意图；
[0034] 图3A是本发明一实施例中AlGaN纳米线光阴极的封装剖面示意图；
[0035] 图3B是本发明一实施例中AlGaN纳米线光阴极的封装示意图；
[0036] 图4是本发明一实施例中新型日盲紫外光电化学光探测器的制备示意图；
[0037] 图5是本发明一实施例中新型日盲紫外光电化学光探测器的产品示意图；
[0038] 图6是本发明一实施例中光电化学光探测器的制备方法流程示意图；
[0039] 图7是本发明一实施例中光电化学光探测器的光谱简单对照图；
[0040] 图8A是本发明一实施例中日盲紫外光电化学光探测器AlGaN纳米孔阵列的示意图；
[0041] 图8B是本发明一实施例中日盲紫外光电化学光探测器已修饰助催化剂纳米颗粒的AlGaN纳米孔阵列的示意图；
[0042] 图9是本发明一实施例中日盲紫外光电化学光探测器制备方法流程示意图；
[0043] 图10A是本发明一实施例中日盲紫外光电化学光探测器制备方法中AlGaN纳米孔阵列制备流程一阶段示意图；
[0044] 图10B是本发明一实施例中日盲紫外光电化学光探测器制备方法中AlGaN纳米孔阵列制备流程一阶段示意图；
[0045] 图10C是本发明一实施例中日盲紫外光电化学光探测器制备方法中AlGaN纳米孔阵列制备流程一阶段示意图；
[0046] 图10D是本发明一实施例中日盲紫外光电化学光探测器制备方法中AlGaN纳米孔阵列制备流程一阶段示意图；
[0047] 图10E是本发明一实施例中日盲紫外光电化学光探测器制备方法中AlGaN纳米孔阵列制备流程一阶段示意图；
[0048] 图10F是本发明一实施例中日盲紫外光电化学光探测器制备方法中AlGaN纳米孔阵列制备流程一阶段示意图；
[0049] 图10G是本发明一实施例中日盲紫外光电化学光探测器制备方法中AlGaN纳米孔阵列制备流程一阶段示意图；
[0050] 图10H是本发明一实施例中日盲紫外光电化学光探测器制备方法中AlGaN纳米孔阵列制备流程一阶段示意图。
具体实施方式
[0051] 光电化学光探测器由光电化学反应衍变而来。以p型半导体为例，光电化学反应即半导体受光照产生光生电子和空穴，电子于半导体电极发生还原反应，空穴流经外电路至
对电极发生氧化反应(n型半导体则相反)。该过程中所测试的性能指标光/暗电流比，响应
时间与光照强度，光波长直接相关，并以此逐步衍生出专用于光探测的光电化学装置。在光
电化学研究领域，绝大部分研究集中于可见光条件下的光电催化氧化还原反应，利用光电
化学做光探测器的研究较少，而对于红外波段、紫外波段的光电化学光探测器研究极少，这
可以说是一个全新的方向。具体而言，光电化学催化侧重于对化学反应机理的研究，例如研
究半导体材料在光电催化反应过程中产生的氢气量，如何提高产氢量以及如何设计反应位
点。光电化学光探测器主要研究在上述光电化学反应过程中产生的光暗电流信号，用以反
应探测光的相关参数，进而实现各类光电探测功能。
对电极发生氧化反应(n型半导体则相反)。该过程中所测试的性能指标光/暗电流比，响应
时间与光照强度，光波长直接相关，并以此逐步衍生出专用于光探测的光电化学装置。在光
电化学研究领域，绝大部分研究集中于可见光条件下的光电催化氧化还原反应，利用光电
化学做光探测器的研究较少，而对于红外波段、紫外波段的光电化学光探测器研究极少，这
可以说是一个全新的方向。具体而言，光电化学催化侧重于对化学反应机理的研究，例如研
究半导体材料在光电催化反应过程中产生的氢气量，如何提高产氢量以及如何设计反应位
点。光电化学光探测器主要研究在上述光电化学反应过程中产生的光暗电流信号，用以反
应探测光的相关参数，进而实现各类光电探测功能。
[0052] 另外，三五族氮化物半导体材料的研究方向主要集中于发光二极管(Light Emitting Diode,即LED)及功率器件，且由于例如分子束外延法(Molecular Beam
Epitaxy,即MBE)制备氮化物成本极高，利用氮化物纳米材料进行光电化学催化研究尚处于
起步阶段，更不用谈及利用三五族氮化物材料做光电化学光探测器。一般，紫外光探测(非
日盲波段)选取的是化学法制备的粉末样品(如氧化锌ZnO，二氧化钛TiO2等),因晶体质量
很差，缺陷多，光生电子空穴对易复合，直接导致光探测性能差。本发明创造性提出了一种
GaN基纳米线/纳米孔结构，应用于光电化学光探测器，克服了本领域的技术难题，并且取得
了突破性的技术效果。
Epitaxy,即MBE)制备氮化物成本极高，利用氮化物纳米材料进行光电化学催化研究尚处于
起步阶段，更不用谈及利用三五族氮化物材料做光电化学光探测器。一般，紫外光探测(非
日盲波段)选取的是化学法制备的粉末样品(如氧化锌ZnO，二氧化钛TiO2等),因晶体质量
很差，缺陷多，光生电子空穴对易复合，直接导致光探测性能差。本发明创造性提出了一种
GaN基纳米线/纳米孔结构，应用于光电化学光探测器，克服了本领域的技术难题，并且取得
了突破性的技术效果。
[0053] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0054] 实施例1：
[0055] 本发明的一个方面提出了一种新型日盲紫外光电化学光探测器，图1A是本发明一实施例中AlGaN纳米线的示意图。该新型日盲紫外光电化学光探测器包括光阴极，光阴极包
括衬底110，还包括生长在衬底110表面的AlGaN纳米线120，从而构成本发明所提出的新型
光电化学光探测器光阴极的基本结构100。其中，GaN基纳米线包括n型GaN基纳米线和p型
GaN基纳米线。本领域技术人员应当理解，该纳米线结构可以是规则性排列，例如定向生长
制备的纳米线结构，也可以包括非规则排列的纳米线结构，所谓“规则”可以理解为纳米线
的排列是否具有周期性；相应地，所谓“非规则”可以理解为纳米线的排列是否不具有周期
性，也可以理解为纳米线的长度、直径，任意相邻纳米线之间的间距，纳米线的生长角度(相
对于衬底)不一致，无规律可循。另外，该氮化镓基材料在本发明中可选为AlGaN，AlGaN仅仅
是为本材料的一个符号表达，不代表本材料的标准化学式，具体地，GaN基材料的化学式可
选AlxGa1‑xN，BxAlyGa1‑x‑yN或InxAlyGa1‑x‑yN中的一种，0≤x＜1，0≤y≤1。即，该氮化镓基材料
可以是AlGaN或InGaN,亦或是AlInGaN等氮化镓基材料，本发明并不对此做任何限制。
括衬底110，还包括生长在衬底110表面的AlGaN纳米线120，从而构成本发明所提出的新型
光电化学光探测器光阴极的基本结构100。其中，GaN基纳米线包括n型GaN基纳米线和p型
GaN基纳米线。本领域技术人员应当理解，该纳米线结构可以是规则性排列，例如定向生长
制备的纳米线结构，也可以包括非规则排列的纳米线结构，所谓“规则”可以理解为纳米线
的排列是否具有周期性；相应地，所谓“非规则”可以理解为纳米线的排列是否不具有周期
性，也可以理解为纳米线的长度、直径，任意相邻纳米线之间的间距，纳米线的生长角度(相
对于衬底)不一致，无规律可循。另外，该氮化镓基材料在本发明中可选为AlGaN，AlGaN仅仅
是为本材料的一个符号表达，不代表本材料的标准化学式，具体地，GaN基材料的化学式可
选AlxGa1‑xN，BxAlyGa1‑x‑yN或InxAlyGa1‑x‑yN中的一种，0≤x＜1，0≤y≤1。即，该氮化镓基材料
可以是AlGaN或InGaN,亦或是AlInGaN等氮化镓基材料，本发明并不对此做任何限制。
[0056] 在本发明中权利要求书中所提及的光电极，可以是光阴极或光阳极，具体可以以其掺杂组分(例如镁掺杂或硅掺杂)为区分，对应于本发明中还原反应或氧化反应。为清楚
地表达本发明中光电极的作用，本发明主要以AlGaN光阴极作为示例进行描述。本领域技术
人员应当理解，其并非是对光阳极的限定，也并非是对非AlGaN光电极的限定。作为本发明
一实施例，生长在衬底110表面的AlGaN纳米线120，可以通过分子束外延法(Molecular
Beam Epitaxy，即MBE)或有机金属化学气相沉积法(Metal Organic Chemical Vapor
Deposition，即MOCVD)，常规化学气相沉积法，卤化物气相外延或脉冲激光沉积等方法进行
制备，本发明中具体不作限制。同时，为更加清楚地表达本发明的AlGaN纳米线120，以下主
要以分子束外延法(MBE)为基本制备方法来进行介绍。
地表达本发明中光电极的作用，本发明主要以AlGaN光阴极作为示例进行描述。本领域技术
人员应当理解，其并非是对光阳极的限定，也并非是对非AlGaN光电极的限定。作为本发明
一实施例，生长在衬底110表面的AlGaN纳米线120，可以通过分子束外延法(Molecular
Beam Epitaxy，即MBE)或有机金属化学气相沉积法(Metal Organic Chemical Vapor
Deposition，即MOCVD)，常规化学气相沉积法，卤化物气相外延或脉冲激光沉积等方法进行
制备，本发明中具体不作限制。同时，为更加清楚地表达本发明的AlGaN纳米线120，以下主
要以分子束外延法(MBE)为基本制备方法来进行介绍。
[0057] 本发明的AlGaN纳米线120因其相较于普通的氧化物和氮化物纳米材料(例如氧化镓纳米结构)，稳定性高，晶体质量高，带隙高度匹配可调等优势，能够保证在日盲光照射下
具有优良的水还原性能，反映为优异的光探测性能。另外，对于AlxGa1‑xN材料，其带隙可以
随组分掺杂改变，具体而言：
具有优良的水还原性能，反映为优异的光探测性能。另外，对于AlxGa1‑xN材料，其带隙可以
随组分掺杂改变，具体而言：
[0058] Eg＝3.42eV+x*2.86eV–x(1‑x)*1.0eV………………………(1)
[0059] 其中Eg为半导体禁带宽度，对应不同光波段的吸收波长。
[0060] 因此，根据公式(1)，通过控制制备过程中的Al、Ga组分占比，即可精确调控制备成的光阴极带隙，实现日盲紫外波段的光吸收。相应地，对于BxAlyGa1‑x‑yN或InxAlyGa1‑x‑yN(0≤
x＜1，0≤y≤1)等中的氮化镓基材料，其对应的波长计算公式可以相应进行变换，具体以实
际制备的需要为准，在本发明中不对此作限制。
x＜1，0≤y≤1)等中的氮化镓基材料，其对应的波长计算公式可以相应进行变换，具体以实
际制备的需要为准，在本发明中不对此作限制。
[0061] 另外，本发明制备的高晶体质量的AlGaN纳米线可以为p型掺杂材料，具体而言，可以掺入Mg原子。当p型半导体与水溶液接触时，会发生电子交换，最终结果是水‑半导体体系
的费米能级相同，p型半导体能带下弯，导致电子向接触面移动，表面富电子，在光探测过程
中不会对AlGaN纳米材料或结构造成任何影响，相对于尚未能实现p型掺杂的氧化物纳米材
料(例如氧化镓纳米结构)，稳定性非常高，既可以作为光阴极。相应地，作为本发明中的另
一实施例，也可以通过改为n型掺杂的AlGaN纳米线，并施以一定保护层将其作为光阳极。
的费米能级相同，p型半导体能带下弯，导致电子向接触面移动，表面富电子，在光探测过程
中不会对AlGaN纳米材料或结构造成任何影响，相对于尚未能实现p型掺杂的氧化物纳米材
料(例如氧化镓纳米结构)，稳定性非常高，既可以作为光阴极。相应地，作为本发明中的另
一实施例，也可以通过改为n型掺杂的AlGaN纳米线，并施以一定保护层将其作为光阳极。
[0062] 作为一可选实施例，衬底110包括导电衬底，导电衬底包括标准低阻的硅衬底，例如具有整体导电特性的硅片，硅衬底尺寸可选为1cm×1cm，具体尺寸依据光电极的尺寸需
要，本发明中对此不作限制。
要，本发明中对此不作限制。
[0063] 作为一可选实施例，硅衬底包括n型硅衬底，n型硅衬底为n型任意晶面硅衬底，例如Si(111)面衬底；还包括p型硅衬底，p型硅衬底为p型任意晶面硅衬底，例如Si(100)面衬
底。可以在该衬底上稳定形成高晶体质量的GaN基纳米线。具体地，硅衬底只是本发明中一
可选衬底，在本发明中衬底包括任何可以导电的固态衬底(可以理解为表面生长有导电层
的基板)，包括金属、导电硅和硅上面覆盖金属薄膜的衬底、碳化硅、氮化镓、氧化镓、金刚
石、石墨烯、ITO(氧化铟锡)材料，或者其他固态半导体导电基板或者覆盖有导电层的任意
固态衬底材料。
底。可以在该衬底上稳定形成高晶体质量的GaN基纳米线。具体地，硅衬底只是本发明中一
可选衬底，在本发明中衬底包括任何可以导电的固态衬底(可以理解为表面生长有导电层
的基板)，包括金属、导电硅和硅上面覆盖金属薄膜的衬底、碳化硅、氮化镓、氧化镓、金刚
石、石墨烯、ITO(氧化铟锡)材料，或者其他固态半导体导电基板或者覆盖有导电层的任意
固态衬底材料。
[0064] 图1B是本发明一实施例中AlGaN纳米线的扫描电子显微镜图。作为一可选实施例，AlGaN纳米线120的单个纳米线平均长度为10nm‑5000nm，可选为300nm‑400nm长度范围；单
个纳米线平均直径为5nm‑5000nm，可选为60nm‑80nm。使得该纳米线的比表面积更大，同时
增加光探测过程中氧化还原反应的速率。
个纳米线平均直径为5nm‑5000nm，可选为60nm‑80nm。使得该纳米线的比表面积更大，同时
增加光探测过程中氧化还原反应的速率。
[0065] 作为一可选实施例，AlGaN纳米线120的覆盖度(或者填充率)为1％‑99％，可选为70％左右。覆盖密度相当于纳米线的上表面面积总和与所占据整个衬底表面面积的百分
比，用以反应纳米线之间的间距、单位表面上的纳米线数量等。
比，用以反应纳米线之间的间距、单位表面上的纳米线数量等。
[0066] 作为一可选实施例，光电极包括由n型GaN基纳米线形成的光阳极和p型GaN基纳米线形成的光阴极，还包括分布于其表面的助催化剂纳米颗粒。
[0067] 作为一可选实施例，GaN基纳米线为n型GaN基纳米线，光电极表面还包括形成于n型GaN基纳米线表面的一层保护层，保护层厚度小于等于10nm。用于防止GaN基纳米线光腐
蚀现象发生，保护层为二氧化钛(TiO2)或者其他可以起保护作用的材料。
蚀现象发生，保护层为二氧化钛(TiO2)或者其他可以起保护作用的材料。
[0068] 图2是本发明一实施例中AlGaN纳米线中修饰助催化剂纳米Pt颗粒的示意图。作为一可选实施例，在图2中所示的修饰助催化剂纳米颗粒AlGaN纳米结构200中，光阴极还包括
修饰于AlGaN纳米线120中纳米线表面的助催化剂纳米颗粒210，助催化剂纳米颗粒210的尺
寸为0.1nm‑1000nm。相应地，对于本发明中对应的n型氮化镓基纳米线(例如AlGaN或InGaN
纳米线等，在此不作限制，依照权利要求书所限定的保护范围为准)，可以作为本发明中光
电化学光探测器的光阳极，该n型纳米线在修饰助催化剂纳米颗粒之前，可以选择在纳米线
表面形成至少一保护层，该保护层可以是上述的二氧化钛等材料所制备的保护层，用于防
止n型GaN基纳米线光腐蚀现象发生，此处不再赘述。
修饰于AlGaN纳米线120中纳米线表面的助催化剂纳米颗粒210，助催化剂纳米颗粒210的尺
寸为0.1nm‑1000nm。相应地，对于本发明中对应的n型氮化镓基纳米线(例如AlGaN或InGaN
纳米线等，在此不作限制，依照权利要求书所限定的保护范围为准)，可以作为本发明中光
电化学光探测器的光阳极，该n型纳米线在修饰助催化剂纳米颗粒之前，可以选择在纳米线
表面形成至少一保护层，该保护层可以是上述的二氧化钛等材料所制备的保护层，用于防
止n型GaN基纳米线光腐蚀现象发生，此处不再赘述。
[0069] 在AlGaN纳米线120的纳米线上利用光沉积法，或原子层沉积法(Atomic Layer Deposition，ALD)、电沉积法(化学负载方法)、浸渍法(化学负载方法)将助催化剂纳米颗粒
修饰于纳米线表面。
修饰于纳米线表面。
[0070] 具体地，当采用与AlGaN纳米线120带隙对应的日盲紫外光照射处于光沉积过程中的AlGaN纳米线120，在半导体光电效应的情况下，AlGaN纳米线120的纳米线吸收光子后产
生光生电子‑空穴对。随后光生电子向纳米线表面扩散，因光生电子能量大于溶液中的助催
化剂前驱体基团的还原电位，扩散至纳米线表面的光生电子将还原修饰于AlGaN纳米线表
面的助催化剂前驱体基团，从而在AlGaN纳米线120的纳米线表面形成修饰的纳米颗粒210。
其颗粒尺寸直径可以为0.1nm‑1000nm，可选5nm，并修饰于纳米线表面。在后续的光探测过
程中，助催化剂使该体系还原反应活性显著增强，加快反应速率，提高光响应性能。
生光生电子‑空穴对。随后光生电子向纳米线表面扩散，因光生电子能量大于溶液中的助催
化剂前驱体基团的还原电位，扩散至纳米线表面的光生电子将还原修饰于AlGaN纳米线表
面的助催化剂前驱体基团，从而在AlGaN纳米线120的纳米线表面形成修饰的纳米颗粒210。
其颗粒尺寸直径可以为0.1nm‑1000nm，可选5nm，并修饰于纳米线表面。在后续的光探测过
程中，助催化剂使该体系还原反应活性显著增强，加快反应速率，提高光响应性能。
[0071] 作为一可选实施例，助催化剂纳米颗粒210包括水还原反应活性的金属颗粒。作为一可选实施例，金属颗粒材料包括铂、铼、钯、铱、铑、铁、钴或镍等，或其多元合金，合金即为
同时使用两种金属，比如RuFe,RuCo。本发明中可选为铂(Pt)。助催化剂纳米颗粒210需要对
水分子及还原产物有适当的吸附能，具有较高的水还原活性，使得还原反应更强烈，光探测
过程中光电流信号更强。相应地，若对于光阳极而言，其助催化剂纳米颗粒则可以包括具水
氧化反应活性的金属颗粒，包括铱、铁、钴、镍或钌等，或其多元合金，相应地具有较高的水
氧化活性，氧化反应更加强烈。本领域技术人员应当理解，在本实施例中关于助催化剂修饰
材料的介绍，并非是对本发明保护范围的限制，而仅仅是本发明的实施方式。
同时使用两种金属，比如RuFe,RuCo。本发明中可选为铂(Pt)。助催化剂纳米颗粒210需要对
水分子及还原产物有适当的吸附能，具有较高的水还原活性，使得还原反应更强烈，光探测
过程中光电流信号更强。相应地，若对于光阳极而言，其助催化剂纳米颗粒则可以包括具水
氧化反应活性的金属颗粒，包括铱、铁、钴、镍或钌等，或其多元合金，相应地具有较高的水
氧化活性，氧化反应更加强烈。本领域技术人员应当理解，在本实施例中关于助催化剂修饰
材料的介绍，并非是对本发明保护范围的限制，而仅仅是本发明的实施方式。
[0072] 图3A是本发明一实施例中AlGaN纳米线光阴极300的封装剖面示意图；图3B是本发明一实施例中AlGaN纳米线光阴极300的封装示意图。作为一可选实施例，为成功封装上述
的光阴极的AlGaN纳米线120，光电化学光探测器还包括：设置于衬底110导电区域的导线
310，将导线310、光阴极进行包覆固定、露出光阴极的AlGaN纳米线120的固化包覆结构320。
如图3B所示，固化包覆结构320的固化结构表面可以形成一固化窗口321，通过固化窗口321
将AlGaN纳米线120露出，使得在后续光探测过程中，外界施加的日盲紫外光直接通过固化
窗口321照射到AlGaN纳米线120上。此处可选的衬底110材料可以是p型Si(100)面硅片，面
积尺寸1cm×1cm，厚度在0.01mm到1000mm之间选择此时导电区域纳米线设置在衬底110的
背面，如图3A所示。导线设置于衬底背面。其中，导电区域可以是硅片的背面或者正面利用
金刚石笔刮除纳米线之外的某个区域，具体在本发明中不作限制。
的光阴极的AlGaN纳米线120，光电化学光探测器还包括：设置于衬底110导电区域的导线
310，将导线310、光阴极进行包覆固定、露出光阴极的AlGaN纳米线120的固化包覆结构320。
如图3B所示，固化包覆结构320的固化结构表面可以形成一固化窗口321，通过固化窗口321
将AlGaN纳米线120露出，使得在后续光探测过程中，外界施加的日盲紫外光直接通过固化
窗口321照射到AlGaN纳米线120上。此处可选的衬底110材料可以是p型Si(100)面硅片，面
积尺寸1cm×1cm，厚度在0.01mm到1000mm之间选择此时导电区域纳米线设置在衬底110的
背面，如图3A所示。导线设置于衬底背面。其中，导电区域可以是硅片的背面或者正面利用
金刚石笔刮除纳米线之外的某个区域，具体在本发明中不作限制。
[0073] 作为一可选实施例，导线310材料包括金、银、铜等，导线310的尺寸与衬底110的尺寸匹配选取。例如，可以选择约1.2cm宽，5cm长的导线310，其材料可以是铜Cu。也可以使用
导电铜胶带。
导电铜胶带。
[0074] 作为一可选实施例，固化包覆结构320的材料包括可固化、并在固化后具备绝缘特性的液态材料，固化包覆结构320为环氧树脂等，起到包裹及绝缘效果。
[0075] 作为一可选实施例，在导线310与衬底110之间还包括设置于衬底导电区域的液态合金330以及设置于导线310表面、与液态合金330相对的导电胶340。作为一可选实施例，液
态合金330为液态镓铟(GaIn)合金，液态镓铟(GaIn)合金纯度为90～99.99999％之间可选；
导电胶340为银胶。具体地，通过液态合金330可以与衬底导电面直接接触形成欧姆接触，可
以达到更好的导电特性和电流稳定性。同样将导线310和衬底110进行固定、并将液态合金
330一并固定在导线310和衬底110之间的导电胶，在起到固定包裹作用的同时，也起到了更
好的导电特性和电流稳定性。另外，基于上述封装方法，制备了具欧姆接触特性的封装光电
极，可以更好的避免衬底导电区域表面与金属导线直接接触形成的肖特基势垒，以利于电
流导通。
态合金330为液态镓铟(GaIn)合金，液态镓铟(GaIn)合金纯度为90～99.99999％之间可选；
导电胶340为银胶。具体地，通过液态合金330可以与衬底导电面直接接触形成欧姆接触，可
以达到更好的导电特性和电流稳定性。同样将导线310和衬底110进行固定、并将液态合金
330一并固定在导线310和衬底110之间的导电胶，在起到固定包裹作用的同时，也起到了更
好的导电特性和电流稳定性。另外，基于上述封装方法，制备了具欧姆接触特性的封装光电
极，可以更好的避免衬底导电区域表面与金属导线直接接触形成的肖特基势垒，以利于电
流导通。
[0076] 图4是本发明一实施例中新型日盲紫外光电化学光探测器的制备示意图。作为一可选实施例，光电化学光探测器400还包括：与光阴极结构300接触的电解质溶液(图中未示
出)，以及与电解质溶液接触的参比电极420和对电极430，参比电极420和对电极430、光阴
极300之间保持一定间距，并一起被具有至少对日盲紫外光吸收能力有限的透光容器410容
纳；其中，参比电极420、对电极430以及光阴极300分别与具备电流监测功能的电化学工作
站440相连。电化学工作站440具有光电流监测功能。因此，基本上构成一基于简单的水还原
反应作为光电反应机制的光电化学光探测器，其制备条件简单，纯净度要求低，工作过程对
电极材料几乎没有影响。
出)，以及与电解质溶液接触的参比电极420和对电极430，参比电极420和对电极430、光阴
极300之间保持一定间距，并一起被具有至少对日盲紫外光吸收能力有限的透光容器410容
纳；其中，参比电极420、对电极430以及光阴极300分别与具备电流监测功能的电化学工作
站440相连。电化学工作站440具有光电流监测功能。因此，基本上构成一基于简单的水还原
反应作为光电反应机制的光电化学光探测器，其制备条件简单，纯净度要求低，工作过程对
电极材料几乎没有影响。
[0077] 作为一可选实施例，电解质溶液为酸性或中性电解质溶液，酸性电解质溶液包括硫酸、盐酸、高氯酸，中性电解质溶液为硫酸钠，电解质溶液浓度为0.5mol/L；参比电极为
银/氯化银电极；对电极包括铂电极、碳电极。通过上述各组成与上述AlGaN纳米线光阴极
300一并构成一完整的新型日盲紫外光电化学光探测器。该新型日盲紫外光电化学光探测
器，可通过修饰助催化剂进一步优化光探测响应度。
银/氯化银电极；对电极包括铂电极、碳电极。通过上述各组成与上述AlGaN纳米线光阴极
300一并构成一完整的新型日盲紫外光电化学光探测器。该新型日盲紫外光电化学光探测
器，可通过修饰助催化剂进一步优化光探测响应度。
[0078] 本发明的另一个方面提出了一种新型日盲紫外光电化学光探测器产品，图5是本发明一实施例中新型日盲紫外光电化学光探测器的产品示意图。产品包括上述的光电化学
光探测器和用于封装光电化学光探测器的封装结构500，封装结构500包括包覆光电化学光
探测器以将其封装的外壳结构510；外壳结构510表面开设有光学窗口511，设置一与光学窗
口511相配合的用于密封光学窗口511的透光面520，透光面520与具备AlGaN纳米线120的光
阴极表面之间的间距大于等于0.01mm，该间距可以选择0.2cm，但对具体间距不做限制。用
于日盲紫外光通过透光面520照射到光阴极300上修饰有助催化剂纳米颗粒的AlGaN纳米线
120。该结构形式简单，制备材料易于获取。
光探测器和用于封装光电化学光探测器的封装结构500，封装结构500包括包覆光电化学光
探测器以将其封装的外壳结构510；外壳结构510表面开设有光学窗口511，设置一与光学窗
口511相配合的用于密封光学窗口511的透光面520，透光面520与具备AlGaN纳米线120的光
阴极表面之间的间距大于等于0.01mm，该间距可以选择0.2cm，但对具体间距不做限制。用
于日盲紫外光通过透光面520照射到光阴极300上修饰有助催化剂纳米颗粒的AlGaN纳米线
120。该结构形式简单，制备材料易于获取。
[0079] 作为一可选实施例，透光面520包括对日盲紫外光吸收能力有限的透明材料；外壳结构510包括聚四氟乙烯材料形成的壳体结构。作为一可选实施例，外壳结构510的一个表
面上开设有可封闭/开放的注入孔530、排气孔540以及至少3个分别用于设置光阴极、参比
电极、对电极的电极孔550、560、570。其制造工艺要求低，成本低廉。
面上开设有可封闭/开放的注入孔530、排气孔540以及至少3个分别用于设置光阴极、参比
电极、对电极的电极孔550、560、570。其制造工艺要求低，成本低廉。
[0080] 实施例2：
[0081] 本发明提出了一种氮化镓基材料纳米线结构应用于光探测器，并相应提出了该材料结构的制备方法，克服了本领域的技术难题，并且取得了突破性的意料不到的技术效果。
其中，本领域技术人员应当理解，该纳米线结构可以是规则性排列，例如定向生长制备的纳
米线结构，也可以包括非规则排列的纳米线结构，所谓“规则”可以理解为纳米线的排列具
有周期性；所谓“不规则”可以理解为该纳米线的排列不具备周期性，还可以理解为在同一
个衬底上，纳米线的长度、直径、相邻纳米线之间的间距、纳米线的生长角度(相对于衬底)
等不一致，无规律可循。另外，在本发明中氮化镓基材料的介绍中，例如AlGaN或InGaN仅仅
是为本材料的一个符号表达，不代表本材料的标准化学式，相应地，AlGaN的化学式可选
AlxGa1‑xN，BxAlyGa1‑x‑yN或InxAlyGa1‑x‑yN中的一种，0≤x＜1，0≤y≤1。即，该氮化镓基材料可
以是AlGaN或InGaN,亦或是AlInGaN等氮化镓基材料，本发明并不对此做任何限制。
其中，本领域技术人员应当理解，该纳米线结构可以是规则性排列，例如定向生长制备的纳
米线结构，也可以包括非规则排列的纳米线结构，所谓“规则”可以理解为纳米线的排列具
有周期性；所谓“不规则”可以理解为该纳米线的排列不具备周期性，还可以理解为在同一
个衬底上，纳米线的长度、直径、相邻纳米线之间的间距、纳米线的生长角度(相对于衬底)
等不一致，无规律可循。另外，在本发明中氮化镓基材料的介绍中，例如AlGaN或InGaN仅仅
是为本材料的一个符号表达，不代表本材料的标准化学式，相应地，AlGaN的化学式可选
AlxGa1‑xN，BxAlyGa1‑x‑yN或InxAlyGa1‑x‑yN中的一种，0≤x＜1，0≤y≤1。即，该氮化镓基材料可
以是AlGaN或InGaN,亦或是AlInGaN等氮化镓基材料，本发明并不对此做任何限制。
[0082] 在本发明中权利要求书中所提及的光电极，可以是光阴极或光阳极，具体可以以其掺杂组分(例如镁掺杂或硅掺杂)为区分，对应于本发明中还原反应或氧化反应。为清楚
地表达本发明中光电极的作用，本发明主要以AlGaN或InGaN纳米线结构的光电极作为示例
进行描述。本领域技术人员应当理解，说明书中所提到的AlGaN或InGaN纳米线光阴极，其并
非是对光阳极的限定，也并非是对非AlGaN或InGaN光电极的限定。
地表达本发明中光电极的作用，本发明主要以AlGaN或InGaN纳米线结构的光电极作为示例
进行描述。本领域技术人员应当理解，说明书中所提到的AlGaN或InGaN纳米线光阴极，其并
非是对光阳极的限定，也并非是对非AlGaN或InGaN光电极的限定。
[0083] 作为本发明一实施例，生长在衬底表面的AlGaN纳米线，可以通过分子束外延法(Molecular Beam Epitaxy，即MBE)或有机金属化学气相沉积法(Metal Organic Chemical
Vapor Deposition，即MOCVD)，常规化学气相沉积法，卤化物气相外延，脉冲激光沉积等方
法进行制备，本发明中具体不作限制。同时，为更加清楚地表达本发明的AlGaN纳米线，以下
主要以分子束外延法(MBE)为基本制备方法来进行介绍。
Vapor Deposition，即MOCVD)，常规化学气相沉积法，卤化物气相外延，脉冲激光沉积等方
法进行制备，本发明中具体不作限制。同时，为更加清楚地表达本发明的AlGaN纳米线，以下
主要以分子束外延法(MBE)为基本制备方法来进行介绍。
[0084] 本发明的一个方面提出了一种光电化学光探测器的制备方法，如图6本发明一实施例中光电化学光探测器的制备方法流程示意图所示，方法包括：
[0085] S610、根据光探测器的待探测光波长选择AlGaN或InGaN组分；在氮化镓基材料中通过控制不同的铝或铟的组分比例，可以获得对应的AlGaN或InGaN材料，不同组分比例的
AlGaN或InGaN材料的带隙随Al/Ga，In/Ga，Al/In/Ga组分比例改变而变，对应不同的光吸收
波长。在本实施例中，可以控制铝在氮化镓基材料中的组分，也可以控制铟在氮化镓基材料
中的组分，以及同时控制铝和铟在氮化镓基材料中的组分，组分比例的修改控制十分简易，
同时非常精确。因此，可以更好的适应全光谱光波长对应的纳米线材料的制备，简化了制备
工艺。以上仅为本发明实施例中氮化镓基材料中AlGaN或InGaN的介绍，相应地，氮化镓基材
料中的铝或铟可替换为硼，其对应的组分调节仍然可以适用上述方案。
AlGaN或InGaN材料的带隙随Al/Ga，In/Ga，Al/In/Ga组分比例改变而变，对应不同的光吸收
波长。在本实施例中，可以控制铝在氮化镓基材料中的组分，也可以控制铟在氮化镓基材料
中的组分，以及同时控制铝和铟在氮化镓基材料中的组分，组分比例的修改控制十分简易，
同时非常精确。因此，可以更好的适应全光谱光波长对应的纳米线材料的制备，简化了制备
工艺。以上仅为本发明实施例中氮化镓基材料中AlGaN或InGaN的介绍，相应地，氮化镓基材
料中的铝或铟可替换为硼，其对应的组分调节仍然可以适用上述方案。
[0086] S620、根据所述组分在衬底表面上形成AlGaN纳米线或InGaN纳米线；作为本发明一实施例，分子束外延法制备的氮化镓基纳米线结构，因其相较于普通的氧化物和氮化物
纳米材料(例如氧化镓纳米结构)，稳定性高，晶体质量高，带隙高度匹配可调等优势，能够
保证在光照射下具有优良的水还原/氧化性能，即光探测性能。
纳米材料(例如氧化镓纳米结构)，稳定性高，晶体质量高，带隙高度匹配可调等优势，能够
保证在光照射下具有优良的水还原/氧化性能，即光探测性能。
[0087] S630、在所述AlGaN纳米线或InGaN纳米线上修饰助催化剂纳米颗粒；在AlGaN纳米线或InGaN纳米线上利用助催化剂纳米颗粒修饰法(例如光沉积法)，例如原子层沉积法
(Atomic Layer Deposition，ALD)、电沉积法(化学负载方法)、浸渍法(化学负载方法)将助
催化剂纳米颗粒修饰在纳米线表面。
(Atomic Layer Deposition，ALD)、电沉积法(化学负载方法)、浸渍法(化学负载方法)将助
催化剂纳米颗粒修饰在纳米线表面。
[0088] S640、对已修饰助催化剂纳米颗粒的AlGaN纳米线或InGaN纳米线进行封装得到光电极，以防止衬底的侧面或背面缝隙漏电，还可以通过银胶及环氧树脂等的固化作用来固
定外延片。
定外延片。
[0089] S650、以及利用光电极制备光电化学光探测器，光电化学光探测器的组成包括光电极，光电极受到光照射之后产生光生电子‑空穴对，从而与光探测器中的其它组成部分形
成电流回路，生成的光电流可以被外界检测，以此可以反映光电探测能力，以应用于军事、
工业、通信领域。
成电流回路，生成的光电流可以被外界检测，以此可以反映光电探测能力，以应用于军事、
工业、通信领域。
[0090] 例如，在分子束外延法的制备过程中，S620中根据所述组分在衬底表面上形成AlGaN纳米线或InGaN纳米线，包括：根据相应的氮化镓基材料组分设置铝(Al)源炉或铟
(In)源炉的升温程序及打开或关闭，在衬底上形成相应组分的氮化镓基纳米线。可选地，采
用分子束外延设备，源炉中各单质源在超高真空及一定温度下会产生对应原子束，同时每
个炉源的打开/关闭及温度设置可以实现对某个或多个炉源产生的原子束进行精确控制，
从而控制不同组分的氮化镓基材料的生成。在本实施例中，若控制铝在氮化镓基材料中的
组分，生长AlGaN纳米线，只需要打开铝炉源及镓源炉，关闭铟炉源；若控制铟在氮化镓基材
料中的组分，生长InGaN纳米线，只需要打开铟炉源及镓源炉，关闭铝炉源。因此，通过源炉
温度调控各个炉源的原子束的体积流量，各个炉源的打开关闭时机，本发明的技术方案可
以进一步精确控制纳米线材料组分比例。
(In)源炉的升温程序及打开或关闭，在衬底上形成相应组分的氮化镓基纳米线。可选地，采
用分子束外延设备，源炉中各单质源在超高真空及一定温度下会产生对应原子束，同时每
个炉源的打开/关闭及温度设置可以实现对某个或多个炉源产生的原子束进行精确控制，
从而控制不同组分的氮化镓基材料的生成。在本实施例中，若控制铝在氮化镓基材料中的
组分，生长AlGaN纳米线，只需要打开铝炉源及镓源炉，关闭铟炉源；若控制铟在氮化镓基材
料中的组分，生长InGaN纳米线，只需要打开铟炉源及镓源炉，关闭铝炉源。因此，通过源炉
温度调控各个炉源的原子束的体积流量，各个炉源的打开关闭时机，本发明的技术方案可
以进一步精确控制纳米线材料组分比例。
[0091] 作为一可选实施例，根据光探测器的待探测光波长选择AlGaN或InGaN组分，包括：根据下述公式：Eg＝3.42eV+x×2.86eV–x(1–x)1.0eV确定与待探测光波长对应的AlGaN组
分；或根据下述公式：Eg＝3.42eV–x×2.65eV–x(1–x)2.4eV确定与待探测光波长对应的
InGaN组分。如图7是本发明一实施例中光电化学光探测器的光谱简单对照图，一般光波长
小于400nm为紫外光区域，具体地，当光波长小于290nm时，可以达到日盲紫外光区域；可见
光光波长一般处于400nm‑700nm之间；超过700nm为红外光区域，光电化学光探测器一般研
究可见光光波长范围居多。光电化学光探测器光电极半导体材料的能带关系到该材料对相
应光波长区间的吸收能力，而光电极半导体材料的能带关系又和氮化镓基纳米材料的合金
组分比例相关。因此，只需要通过控制生长纳米线时的铝或铟的组分占比，就可以精确调控
其带隙，实现红外、可见光和紫外的全波段光吸收。
分；或根据下述公式：Eg＝3.42eV–x×2.65eV–x(1–x)2.4eV确定与待探测光波长对应的
InGaN组分。如图7是本发明一实施例中光电化学光探测器的光谱简单对照图，一般光波长
小于400nm为紫外光区域，具体地，当光波长小于290nm时，可以达到日盲紫外光区域；可见
光光波长一般处于400nm‑700nm之间；超过700nm为红外光区域，光电化学光探测器一般研
究可见光光波长范围居多。光电化学光探测器光电极半导体材料的能带关系到该材料对相
应光波长区间的吸收能力，而光电极半导体材料的能带关系又和氮化镓基纳米材料的合金
组分比例相关。因此，只需要通过控制生长纳米线时的铝或铟的组分占比，就可以精确调控
其带隙，实现红外、可见光和紫外的全波段光吸收。
[0092] 作为一可选实施例，根据所述组分在衬底表面上形成AlGaN纳米线或InGaN纳米线，还包括：在衬底上形成纳米孔阵列结构，纳米孔阵列结构的厚度小于等于50nm；在纳米
孔中定位填充p型掺杂或n型掺杂的氮化镓基材料形成复合层，将复合层的纳米孔阵列结构
去除以在衬底表面上形成氮化镓基纳米线。
孔中定位填充p型掺杂或n型掺杂的氮化镓基材料形成复合层，将复合层的纳米孔阵列结构
去除以在衬底表面上形成氮化镓基纳米线。
[0093] 具体地，在本发明实施例中，可以利用纳米线/纳米孔的反向形成原理，在衬底的表面制备二氧化硅纳米孔结构，例如厚度最高50nm的二氧化硅纳米孔阵列层，纳米孔可以
直接以衬底表面为底面、贯穿二氧化硅层形成。可以在二氧化硅纳米孔结构的纳米孔中预
形成氮化镓基晶核，然后通过分子束外延法或MOCVD法，对纳米孔进行填充，形成AlGaN纳米
材料或InGaN纳米材料填充于纳米孔中；另外，即便纳米孔中未形成氮化镓基晶核，由于二
氧化硅的惰性特质，当采用衬底为硅衬底或蓝宝石衬底时，例如通过分子束外延或MOCVD法
也可以直接在纳米孔底面上形成氮化镓基材料。二氧化硅可以通过化学腐蚀或光学刻蚀等
方式予以去除，也可以作为隔离层予以保留，保留的情况下，可能会影响助催化剂纳米颗粒
的修饰，因此可选去除二氧化硅，此时便对应形成纳米孔尺寸的AlGaN纳米材料或InGaN纳
米线，长度可以是200nm。通过上述方法，对于形成对应波长的高质量单晶氮化镓基纳米线
更加快捷、简便，还能够实现相邻纳米线的形体相似度更好。其中，需要说明的是，二氧化硅
层的去除与否并非该实施例的关键，其带来的限域作用限制了薄膜的生长，使得本发明可
以实现控制在划定区域内生长纳米线。换言之，即便是该二氧化硅纳米孔阵列层的厚度仅
有10～50nm，在其上进行纳米孔结构的填充之后，形成的AlGaN纳米材料或InGaN纳米线长
度仍然可以生长为200nm。
直接以衬底表面为底面、贯穿二氧化硅层形成。可以在二氧化硅纳米孔结构的纳米孔中预
形成氮化镓基晶核，然后通过分子束外延法或MOCVD法，对纳米孔进行填充，形成AlGaN纳米
材料或InGaN纳米材料填充于纳米孔中；另外，即便纳米孔中未形成氮化镓基晶核，由于二
氧化硅的惰性特质，当采用衬底为硅衬底或蓝宝石衬底时，例如通过分子束外延或MOCVD法
也可以直接在纳米孔底面上形成氮化镓基材料。二氧化硅可以通过化学腐蚀或光学刻蚀等
方式予以去除，也可以作为隔离层予以保留，保留的情况下，可能会影响助催化剂纳米颗粒
的修饰，因此可选去除二氧化硅，此时便对应形成纳米孔尺寸的AlGaN纳米材料或InGaN纳
米线，长度可以是200nm。通过上述方法，对于形成对应波长的高质量单晶氮化镓基纳米线
更加快捷、简便，还能够实现相邻纳米线的形体相似度更好。其中，需要说明的是，二氧化硅
层的去除与否并非该实施例的关键，其带来的限域作用限制了薄膜的生长，使得本发明可
以实现控制在划定区域内生长纳米线。换言之，即便是该二氧化硅纳米孔阵列层的厚度仅
有10～50nm，在其上进行纳米孔结构的填充之后，形成的AlGaN纳米材料或InGaN纳米线长
度仍然可以生长为200nm。
[0094] 作为本发明另一实施例，根据所述组分在衬底表面上形成AlGaN纳米线或InGaN纳米线，还包括：在衬底上形成纳米孔阵列结构，纳米孔阵列结构的厚度小于等于50nm；在纳
米孔中定位填充氮化镓基材料形成复合层，以及在复合层的表面上、对应于纳米孔的位置
继续形成氮化镓基纳米线。此时，复合层并不予以去除，一方面复合层的厚度非常小，例如
可以选用20nm的复合层；另一方面，通过选择性区域生长方法可以直接沿纳米孔所在位置
相对该纳米孔复合层的其它部分直接形成纳米线，该纳米线实际上会突出于复合层表面，
可以达到几百纳米甚至微米级的尺寸，因此纳米线的尺寸会远远大于复合层的尺寸，不去
除复合层的情况下，也不会对纳米线的功能造成影响。
米孔中定位填充氮化镓基材料形成复合层，以及在复合层的表面上、对应于纳米孔的位置
继续形成氮化镓基纳米线。此时，复合层并不予以去除，一方面复合层的厚度非常小，例如
可以选用20nm的复合层；另一方面，通过选择性区域生长方法可以直接沿纳米孔所在位置
相对该纳米孔复合层的其它部分直接形成纳米线，该纳米线实际上会突出于复合层表面，
可以达到几百纳米甚至微米级的尺寸，因此纳米线的尺寸会远远大于复合层的尺寸，不去
除复合层的情况下，也不会对纳米线的功能造成影响。
[0095] 作为一可选实施例，根据所述组分在衬底表面上形成AlGaN纳米线或InGaN纳米线，还包括：在所述衬底上形成AlGaN薄膜或InGaN薄膜，对所述AlGaN薄膜或InGaN薄膜进行
刻蚀以在所述衬底表面上形成所述AlGaN纳米线或InGaN纳米线。具体地，在本发明实施例
中，可选通过分子束外延法或MOCVD法在衬底上直接形成高晶体质量的AlGaN薄膜或InGaN
薄膜，之后通过微纳加工技术在AlGaN薄膜或InGaN薄膜上形成光刻胶、二氧化硅或金属小
岛，随后可以通过例如电感耦合等离子体刻蚀法(Inductively Coupled Plasma，ICP)等干
法刻蚀方式对AlGaN薄膜或InGaN薄膜进行定位刻蚀，由于二氧化硅或金属刻蚀速度较慢，
其余未被保护部分刻蚀较快，以在衬底上形成AlGaN纳米线或InGaN纳米线。其中，相应衬底
可以为硅片或蓝宝石衬底。通过上述方法，对于形成对应波长的高质量单晶氮化镓基纳米
线更加直接、简便，还能够实现相邻纳米线的形体相似度更好，纳米线形状更加稳定，形状
规整可控。
刻蚀以在所述衬底表面上形成所述AlGaN纳米线或InGaN纳米线。具体地，在本发明实施例
中，可选通过分子束外延法或MOCVD法在衬底上直接形成高晶体质量的AlGaN薄膜或InGaN
薄膜，之后通过微纳加工技术在AlGaN薄膜或InGaN薄膜上形成光刻胶、二氧化硅或金属小
岛，随后可以通过例如电感耦合等离子体刻蚀法(Inductively Coupled Plasma，ICP)等干
法刻蚀方式对AlGaN薄膜或InGaN薄膜进行定位刻蚀，由于二氧化硅或金属刻蚀速度较慢，
其余未被保护部分刻蚀较快，以在衬底上形成AlGaN纳米线或InGaN纳米线。其中，相应衬底
可以为硅片或蓝宝石衬底。通过上述方法，对于形成对应波长的高质量单晶氮化镓基纳米
线更加直接、简便，还能够实现相邻纳米线的形体相似度更好，纳米线形状更加稳定，形状
规整可控。
[0096] 作为一可选实施例，根据上述组分在衬底表面上形成AlGaN纳米线或InGaN纳米线，包括：控制镁或硅的掺杂比例，在衬底上形成相应掺杂比例的p型掺杂或n型掺杂的
AlGaN纳米线或InGaN纳米线。具体地，作为本发明一实施例，在分子束外延法制备过程中，
通过控制硅(Si)源炉和/或镁(Mg)源炉的开关及源炉温度，可以精确控制纳米线材料的掺
杂浓度。
AlGaN纳米线或InGaN纳米线。具体地，作为本发明一实施例，在分子束外延法制备过程中，
通过控制硅(Si)源炉和/或镁(Mg)源炉的开关及源炉温度，可以精确控制纳米线材料的掺
杂浓度。
[0097] 作为一可选实施例，在分子束外延法制备过程中，根据所述组分在衬底表面上形成AlGaN纳米线或InGaN纳米线，包括：将衬底设置于准备腔，在第一温度下对准备腔脱气至
少满足第一时间，将准备腔内设置的衬底传送至缓冲腔，在第二温度下对缓冲腔脱气至少
满足第二时间，将缓冲腔内的衬底传送至生长腔进行AlGaN纳米线或InGaN纳米线的生长。
具体地，在本实施例中，以形成AlGaN纳米线为例，可以使用分子束外延(MBE)设备，以p型Si
(100)衬底(即硅片)作为衬底，将硅片传入MBE设备准备腔(例如load lock腔)用于脱气准
‑9
备，使得MBE设备达到相应的真空度，例如真空度可以达到10 ，并且在第一温度200℃下保
持烘烤脱气时间至少满足第一时间1小时，之后，将准备腔内的硅片送至缓冲腔，在第二温
度600℃下保持烘烤脱气时间至少满足第二时间2小时，以尽可能去除缓冲腔内的水及气体
分子对硅片的吸附。待脱气完成后，将硅片传送至生长腔，以进行AlGaN纳米线的生长。
少满足第一时间，将准备腔内设置的衬底传送至缓冲腔，在第二温度下对缓冲腔脱气至少
满足第二时间，将缓冲腔内的衬底传送至生长腔进行AlGaN纳米线或InGaN纳米线的生长。
具体地，在本实施例中，以形成AlGaN纳米线为例，可以使用分子束外延(MBE)设备，以p型Si
(100)衬底(即硅片)作为衬底，将硅片传入MBE设备准备腔(例如load lock腔)用于脱气准
‑9
备，使得MBE设备达到相应的真空度，例如真空度可以达到10 ，并且在第一温度200℃下保
持烘烤脱气时间至少满足第一时间1小时，之后，将准备腔内的硅片送至缓冲腔，在第二温
度600℃下保持烘烤脱气时间至少满足第二时间2小时，以尽可能去除缓冲腔内的水及气体
分子对硅片的吸附。待脱气完成后，将硅片传送至生长腔，以进行AlGaN纳米线的生长。
[0098] 作为一可选实施例，在分子束外延法制备过程中，通过控制铝(Al)源炉或铟(In)源炉的打开或关闭，源炉升温程序的控制并根据相应的AlGaN或InGaN组分，在衬底上形成
相应组分的AlGaN纳米线或InGaN纳米线，包括：在衬底传送至生长腔后，控制打开与生长腔
相连通的镓(Ga)源炉，以第一等效压强的镓束流作为镓源和第一体积流量的等离子体氮作
为氮源，在第三温度下保持至少第三时间，以在衬底表面形成GaN晶种。具体地，在本实施例
中，可以使用分子束外延(MBE)设备，以p型Si(100)衬底(即硅片)作为衬底，在硅片进入生
‑8
长腔之后，控制打开与生长腔相连通的镓源炉，以第一等效压强(BEP)6.0×10 Torr镓束流
作为镓源和第一体积流量1sccm等离子体氮形成高亮度氮等离子体作为氮源，在第三温度
500℃下保持至少第三时间1分钟，以在硅片表面形成GaN晶种，增加成核的可能，给纳米线
在硅片的生长形成基点，从而能够在硅片上生长更高晶体质量的纳米线。
相应组分的AlGaN纳米线或InGaN纳米线，包括：在衬底传送至生长腔后，控制打开与生长腔
相连通的镓(Ga)源炉，以第一等效压强的镓束流作为镓源和第一体积流量的等离子体氮作
为氮源，在第三温度下保持至少第三时间，以在衬底表面形成GaN晶种。具体地，在本实施例
中，可以使用分子束外延(MBE)设备，以p型Si(100)衬底(即硅片)作为衬底，在硅片进入生
‑8
长腔之后，控制打开与生长腔相连通的镓源炉，以第一等效压强(BEP)6.0×10 Torr镓束流
作为镓源和第一体积流量1sccm等离子体氮形成高亮度氮等离子体作为氮源，在第三温度
500℃下保持至少第三时间1分钟，以在硅片表面形成GaN晶种，增加成核的可能，给纳米线
在硅片的生长形成基点，从而能够在硅片上生长更高晶体质量的纳米线。
[0099] 作为一可选实施例，在分子束外延法制备过程中，通过控制铝(Al)源炉或铟(In)源炉的打开或关闭，源炉升温程序的控制并根据相应的AlGaN或InGaN组分，在衬底上形成
相应组分的AlGaN纳米线或InGaN纳米线，还包括：控制打开铝源炉或铟源炉，在第一体积流
量的等离子体氮作为氮源的条件下，在第四温度下保持第二等效压强的铝束流或第三等效
压强的铟束流，配合第四等效压强的镓束流，在衬底表面形成相应组分的AlGaN纳米线或
InGaN纳米线。具体地，在本实施例中，以形成AlGaN纳米线为例，控制打开铝源炉，在第一体
积流量1sccm的等离子体氮作为氮源的条件下，在第四温度610℃下保持第二等效压强2.0
‑8 ‑8
×10 Torr的铝束流，配合第四等效压强3.0×10 Torr的镓束流，在硅片表面形成相应组
分的AlGaN纳米线。若是形成InGaN纳米线，由于铝和铟之间的差别，需要打开铟炉源并保持
‑8
铝炉源关闭，采用第三等效压强4.0×10 Torr的铟束流替换相应的铝束流参数，其他步骤
可以不作修改。因此，可以通过上述方法，精确地控制纳米线中铝、铟之间的合金占比，从而
达到相应的光波长的AlGaN纳米线或InGaN纳米线。通过比较铝或铟，镓束流的BEP来估算铝
或铟的成分比例，并通过控制温度调整其BEP比例，达到调控组分的目的，例如，紫外光对应
‑8 ‑8
的AlGaN纳米线的制备过程中，通过调节铝的等效压强(BEP)在6×10 Torr至1×10 Torr
之间实现调控Al组分的调控目的；或者，与可见光及红外光对应的InGaN纳米线的制备过程
‑8 ‑8
中，通过调节铟的BEP在4×10 Torr至1×10 Torr之间实现调控In组分的目的。
相应组分的AlGaN纳米线或InGaN纳米线，还包括：控制打开铝源炉或铟源炉，在第一体积流
量的等离子体氮作为氮源的条件下，在第四温度下保持第二等效压强的铝束流或第三等效
压强的铟束流，配合第四等效压强的镓束流，在衬底表面形成相应组分的AlGaN纳米线或
InGaN纳米线。具体地，在本实施例中，以形成AlGaN纳米线为例，控制打开铝源炉，在第一体
积流量1sccm的等离子体氮作为氮源的条件下，在第四温度610℃下保持第二等效压强2.0
‑8 ‑8
×10 Torr的铝束流，配合第四等效压强3.0×10 Torr的镓束流，在硅片表面形成相应组
分的AlGaN纳米线。若是形成InGaN纳米线，由于铝和铟之间的差别，需要打开铟炉源并保持
‑8
铝炉源关闭，采用第三等效压强4.0×10 Torr的铟束流替换相应的铝束流参数，其他步骤
可以不作修改。因此，可以通过上述方法，精确地控制纳米线中铝、铟之间的合金占比，从而
达到相应的光波长的AlGaN纳米线或InGaN纳米线。通过比较铝或铟，镓束流的BEP来估算铝
或铟的成分比例，并通过控制温度调整其BEP比例，达到调控组分的目的，例如，紫外光对应
‑8 ‑8
的AlGaN纳米线的制备过程中，通过调节铝的等效压强(BEP)在6×10 Torr至1×10 Torr
之间实现调控Al组分的调控目的；或者，与可见光及红外光对应的InGaN纳米线的制备过程
‑8 ‑8
中，通过调节铟的BEP在4×10 Torr至1×10 Torr之间实现调控In组分的目的。
[0100] 作为一可选实施例，在分子束外延法制备过程中，通过控制铝(Al)源炉或铟(In)源炉的打开或关闭，源炉升温程序的控制并根据相应的AlGaN或InGaN组分，在衬底上形成
相应组分的AlGaN纳米线或InGaN纳米线，还包括：在控制铝(Al)源炉或铟(In)源炉的打开
或关闭时，在镁源炉温度为第五温度下或在硅源炉为第六温度下控制镁源炉或硅源炉打开
或关闭，以使得在衬底上形成相应组分的AlGaN纳米线或InGaN纳米线成为p型掺杂或n型掺
杂。光电极分为光阳极或者光阴极，对应地，p型掺杂的AlGaN纳米线或InGaN纳米线可以更
好的完成水还原反应，尤其当其表面修饰助催化剂纳米颗粒时，可以用作光电化学体系的
光阴极。一般可以通过掺杂一定比例的镁，使得掺杂后的AlGaN纳米线或InGaN纳米线成为p
型掺杂材料，该种掺杂方式可以获得更好的材料稳定性，而且不会对待掺杂材料造成任何
影响，后期水还原反应响应更好。相反，n型掺杂的AlGaN纳米线或InGaN纳米线可以更好的
完成水氧化反应，尤其当其表面修饰助催化剂纳米颗粒时，可以用作光电化学体系的光阳
极。一般可以通过掺杂一定比例的硅，使得掺杂后的AlGaN纳米线或InGaN纳米线成为n型掺
杂材料，该种掺杂方式可以获得更好的水氧化反应响应。具体地，在本实施例中，以制备p型
AlGaN纳米线为例，在控制铝(Al)源炉打开，同时保证铟(In)源炉关闭时，打开镁源炉，在镁
源炉温度为第五温度360℃下，以使得在衬底上形成相应组分的AlGaN纳米线成为p型掺杂。
相反，若以制备n型InGaN纳米线为例，需要打开硅源炉，硅源炉的反应第六温度为1180℃。
相应组分的AlGaN纳米线或InGaN纳米线，还包括：在控制铝(Al)源炉或铟(In)源炉的打开
或关闭时，在镁源炉温度为第五温度下或在硅源炉为第六温度下控制镁源炉或硅源炉打开
或关闭，以使得在衬底上形成相应组分的AlGaN纳米线或InGaN纳米线成为p型掺杂或n型掺
杂。光电极分为光阳极或者光阴极，对应地，p型掺杂的AlGaN纳米线或InGaN纳米线可以更
好的完成水还原反应，尤其当其表面修饰助催化剂纳米颗粒时，可以用作光电化学体系的
光阴极。一般可以通过掺杂一定比例的镁，使得掺杂后的AlGaN纳米线或InGaN纳米线成为p
型掺杂材料，该种掺杂方式可以获得更好的材料稳定性，而且不会对待掺杂材料造成任何
影响，后期水还原反应响应更好。相反，n型掺杂的AlGaN纳米线或InGaN纳米线可以更好的
完成水氧化反应，尤其当其表面修饰助催化剂纳米颗粒时，可以用作光电化学体系的光阳
极。一般可以通过掺杂一定比例的硅，使得掺杂后的AlGaN纳米线或InGaN纳米线成为n型掺
杂材料，该种掺杂方式可以获得更好的水氧化反应响应。具体地，在本实施例中，以制备p型
AlGaN纳米线为例，在控制铝(Al)源炉打开，同时保证铟(In)源炉关闭时，打开镁源炉，在镁
源炉温度为第五温度360℃下，以使得在衬底上形成相应组分的AlGaN纳米线成为p型掺杂。
相反，若以制备n型InGaN纳米线为例，需要打开硅源炉，硅源炉的反应第六温度为1180℃。
[0101] 作为一可选实施例，在所述AlGaN纳米线或InGaN纳米线上修饰助催化剂纳米颗粒，包括：将AlGaN纳米线或InGaN纳米线设置在第一浓度的前驱体水溶液中，同时施加与纳
米线能带相应波长的光线照射，以在AlGaN纳米线或InGaN纳米线表面修饰助催化剂纳米颗
粒。具体地，在本实施例中，以制备p型AlGaN纳米线上修饰助催化剂Pt纳米颗粒为例，可以
选用一定浓度的氯铂酸溶液作为前驱体水溶液，将所生长的p型AlxGa1‑xN纳米线置于50mL
去离子水中，在密封容器中，通过循环水冷方法保持反应温度维持在10℃，保持一定真空
度，同时向容器通入惰性气体例如氩气作为保护气体，将1ml浓度为10mg/ml的氯铂酸溶液
注入容器，施加与AlxGa1‑xN纳米线带隙对应波长的光照，保持光照时间超过30分钟。由半导
体光电效应，AlxGa1‑xN纳米线吸收光子后产生光生电子‑空穴对。随后光生电子扩散至纳米
2‑
线表面，因光生电子能量大于溶液中的铂酸根([PtCl6] )基团的还原电位，扩散至纳米线
2‑
表面的光生电子将还原吸附于纳米线表面的[PtCl6] ，在纳米线表面形成铂颗粒，即光沉
积过程。光沉积反应完成之后，取出样品并清洗，即可得到修饰助催化剂铂纳米颗粒的p型
AlGaN纳米线，其中铂颗粒粒径尺寸可以达到0.1nm‑1000nm。对于n型纳米线而言，只需要将
前驱体水溶液氯铂酸溶液换成可以等浓度的氯化钌溶液即可。通过在纳米线表面分布修饰
助催化剂纳米颗粒，可以使得光电极在水还原/氧化反应的过程中，反应更加强烈，反应速
度更快，光电流更大。
米线能带相应波长的光线照射，以在AlGaN纳米线或InGaN纳米线表面修饰助催化剂纳米颗
粒。具体地，在本实施例中，以制备p型AlGaN纳米线上修饰助催化剂Pt纳米颗粒为例，可以
选用一定浓度的氯铂酸溶液作为前驱体水溶液，将所生长的p型AlxGa1‑xN纳米线置于50mL
去离子水中，在密封容器中，通过循环水冷方法保持反应温度维持在10℃，保持一定真空
度，同时向容器通入惰性气体例如氩气作为保护气体，将1ml浓度为10mg/ml的氯铂酸溶液
注入容器，施加与AlxGa1‑xN纳米线带隙对应波长的光照，保持光照时间超过30分钟。由半导
体光电效应，AlxGa1‑xN纳米线吸收光子后产生光生电子‑空穴对。随后光生电子扩散至纳米
2‑
线表面，因光生电子能量大于溶液中的铂酸根([PtCl6] )基团的还原电位，扩散至纳米线
2‑
表面的光生电子将还原吸附于纳米线表面的[PtCl6] ，在纳米线表面形成铂颗粒，即光沉
积过程。光沉积反应完成之后，取出样品并清洗，即可得到修饰助催化剂铂纳米颗粒的p型
AlGaN纳米线，其中铂颗粒粒径尺寸可以达到0.1nm‑1000nm。对于n型纳米线而言，只需要将
前驱体水溶液氯铂酸溶液换成可以等浓度的氯化钌溶液即可。通过在纳米线表面分布修饰
助催化剂纳米颗粒，可以使得光电极在水还原/氧化反应的过程中，反应更加强烈，反应速
度更快，光电流更大。
[0102] 作为一可选实施例，在所述AlGaN纳米线或InGaN纳米线上修饰助催化剂纳米颗粒之前，还包括：当AlGaN纳米线或InGaN纳米线为n型掺杂时，在AlGaN纳米线或InGaN纳米线
表面制备保护层。由于n型掺杂在分子束外延法制备工艺中较易实现，但是在光沉积或光探
测过程中，其生长的纳米线易于被自身产生的光生空穴腐蚀，因而对光阳极造成一定的影
响，因此，需要在光阳极的纳米线基础上，在纳米线表面制备一层具有隧道导通效应、同时
满足导电性良好不会对光探测性能造成影响的纳米线保护层。具体地，在本实施例中，以制
备n型InGaN纳米线为例，在对其进行光沉积以修饰助催化剂纳米颗粒之前，利用原子层沉
积法直接在n型InGaN纳米线表面沉积一层无定型的保护层，保护层的材料可以是TiO2或类
似性能的材料，以防止n型InGaN纳米线材料在空穴富集情况下发生光腐蚀。以无定型TiO2
保护层为例，制备过程中可以采用四(二甲基胺基)钛(IV)TEMAT及水为前驱，前驱容器分别
保持在65℃及25℃.共沉积60个周期。每个周期包含过程为钛前驱通入0.1秒,等离子体氮
通入10秒,水蒸气通入0.1秒，N2通入10秒，最后可以在n型InGaN纳米线材料表面形成无定
型的TiO2保护层。
表面制备保护层。由于n型掺杂在分子束外延法制备工艺中较易实现，但是在光沉积或光探
测过程中，其生长的纳米线易于被自身产生的光生空穴腐蚀，因而对光阳极造成一定的影
响，因此，需要在光阳极的纳米线基础上，在纳米线表面制备一层具有隧道导通效应、同时
满足导电性良好不会对光探测性能造成影响的纳米线保护层。具体地，在本实施例中，以制
备n型InGaN纳米线为例，在对其进行光沉积以修饰助催化剂纳米颗粒之前，利用原子层沉
积法直接在n型InGaN纳米线表面沉积一层无定型的保护层，保护层的材料可以是TiO2或类
似性能的材料，以防止n型InGaN纳米线材料在空穴富集情况下发生光腐蚀。以无定型TiO2
保护层为例，制备过程中可以采用四(二甲基胺基)钛(IV)TEMAT及水为前驱，前驱容器分别
保持在65℃及25℃.共沉积60个周期。每个周期包含过程为钛前驱通入0.1秒,等离子体氮
通入10秒,水蒸气通入0.1秒，N2通入10秒，最后可以在n型InGaN纳米线材料表面形成无定
型的TiO2保护层。
[0103] 作为一可选实施例，对已修饰助催化剂纳米颗粒的AlGaN纳米线或InGaN纳米线进行封装得到光电极，包括：将导线固定贴附在具备已修饰助催化剂纳米颗粒的AlGaN纳米线
或InGaN纳米线的衬底的导电区域上，将导线连同衬底包覆固定、同时露出AlGaN纳米线或
InGaN纳米线以形成封装光电极。封装光电极，需要注意将导线引出，另外还需要注意将光
电极的纳米线暴露在外。将导线引出时，需注意导线的一端需要与硅片的预定导电区域相
对，导电区域可以是硅片的背面或者正面利用金刚石笔刮除纳米线之外的某个区域。露出
的光阴极纳米线，以利于相应光波长的光可以直接照射到纳米线。
或InGaN纳米线的衬底的导电区域上，将导线连同衬底包覆固定、同时露出AlGaN纳米线或
InGaN纳米线以形成封装光电极。封装光电极，需要注意将导线引出，另外还需要注意将光
电极的纳米线暴露在外。将导线引出时，需注意导线的一端需要与硅片的预定导电区域相
对，导电区域可以是硅片的背面或者正面利用金刚石笔刮除纳米线之外的某个区域。露出
的光阴极纳米线，以利于相应光波长的光可以直接照射到纳米线。
[0104] 作为一可选实施例，将导线固定贴附在具备已修饰助催化剂纳米颗粒的AlGaN纳米线或InGaN纳米线的衬底的导电区域上，包括：在衬底导电区域上刮除氧化层，在刮除了
氧化层的导电区域上涂覆液态合金，在导线和导电区域之间、与液态合金位置相对的导线
表面上涂覆导电胶。为防止所用衬底与金属导线直接接触会形成肖特基势垒不利于电流导
通，需制备具欧姆接触特性的光电极。具体地，在本发明实施例中，以硅片作为衬底为例，先
用金刚石刀刮去硅片背面自然生长的二氧化硅(SiO2)层，向刮除二氧化硅层之后的硅片背
面的导电区域，涂覆液态合金(例如镓铟(GaIn)合金)，形成欧姆接触。随后于导线铜(Cu)条
上涂覆抹导电胶银(Ag)胶，并将其与涂有镓铟合金的硅片背面压实，最后用环氧树脂封装
包裹整个光电极，仅留纳米线生长面暴露，从而完成对光电极的初步封装，避免了肖特基势
垒的形成，有利于光电流的导通。
氧化层的导电区域上涂覆液态合金，在导线和导电区域之间、与液态合金位置相对的导线
表面上涂覆导电胶。为防止所用衬底与金属导线直接接触会形成肖特基势垒不利于电流导
通，需制备具欧姆接触特性的光电极。具体地，在本发明实施例中，以硅片作为衬底为例，先
用金刚石刀刮去硅片背面自然生长的二氧化硅(SiO2)层，向刮除二氧化硅层之后的硅片背
面的导电区域，涂覆液态合金(例如镓铟(GaIn)合金)，形成欧姆接触。随后于导线铜(Cu)条
上涂覆抹导电胶银(Ag)胶，并将其与涂有镓铟合金的硅片背面压实，最后用环氧树脂封装
包裹整个光电极，仅留纳米线生长面暴露，从而完成对光电极的初步封装，避免了肖特基势
垒的形成，有利于光电流的导通。
[0105] 作为一可选实施例，利用光电极制备光电化学光探测器，包括：将光电极以及参比电极、对电极以一定间距设置于第二浓度的电解质溶液中制备为三电极体系，构成光电化
学光探测器。具体地，在本发明实施例中，以制备p型AlGaN纳米线的光阴极三电极体系为
例，透光容器中加入电解质溶液溶液(以第二浓度为0.5mol/L硫酸(H2SO4)水溶液为例)，随
后分别将上述所制AlxGa1‑xN纳米线电极(光阴极)，参比电极(以银/氯化银(Ag/AgCl)为
例)，对电极(以铂Pt网电极为例)置于电解质溶液溶液中，三电极体系即制备完成，本发明
的光电化学光探测器基本形成。在各电极的导电端连接电化学工作站，通过电脑设置电化
学工作站测试参数，即可以进行光探测性能的测试或应用。相应地，以n型InGaN纳米线的光
阳极为例，可以将电解质溶液溶液替换为1mol/L的氢溴酸溶液即可。该三电极体系的制备
过程简单易行，极大地简化了光探测器的制备工艺，使得其具备大规模生产的条件。
学光探测器。具体地，在本发明实施例中，以制备p型AlGaN纳米线的光阴极三电极体系为
例，透光容器中加入电解质溶液溶液(以第二浓度为0.5mol/L硫酸(H2SO4)水溶液为例)，随
后分别将上述所制AlxGa1‑xN纳米线电极(光阴极)，参比电极(以银/氯化银(Ag/AgCl)为
例)，对电极(以铂Pt网电极为例)置于电解质溶液溶液中，三电极体系即制备完成，本发明
的光电化学光探测器基本形成。在各电极的导电端连接电化学工作站，通过电脑设置电化
学工作站测试参数，即可以进行光探测性能的测试或应用。相应地，以n型InGaN纳米线的光
阳极为例，可以将电解质溶液溶液替换为1mol/L的氢溴酸溶液即可。该三电极体系的制备
过程简单易行，极大地简化了光探测器的制备工艺，使得其具备大规模生产的条件。
[0106] 本发明的另一方面提出了一种光电化学光探测器，应用上述的光电化学光探测器制备方法制备，光探测器包括一具备氮化镓基纳米线的光电极。
[0107] 实施例3：
[0108] 本发明的一个方面提出了一种日盲紫外光电化学光探测器，如图8A是本发明一实施例中日盲紫外光电化学光探测器GaN基纳米孔阵列的示意图，以及图8B是本发明一实施
例中日盲紫外光电化学光探测器已修饰助催化剂纳米颗粒的GaN基纳米孔阵列的示意图所
示，所述光探测器包括光电极，光电极包括衬底810，还包括在衬底810表面上形成的GaN基
纳米孔840阵列830，从而构成本发明所提出的新型光电化学光探测器光阴极的基本结构
800。
例中日盲紫外光电化学光探测器已修饰助催化剂纳米颗粒的GaN基纳米孔阵列的示意图所
示，所述光探测器包括光电极，光电极包括衬底810，还包括在衬底810表面上形成的GaN基
纳米孔840阵列830，从而构成本发明所提出的新型光电化学光探测器光阴极的基本结构
800。
[0109] 其中，本领域技术人员应当理解，该纳米孔结构可以是规则性排列，例如定向生长制备的纳米孔结构，也可以包括非规则的无序纳米孔结构，所谓“规则”可以理解为纳米孔
的排列是否具有周期性。l另外，该氮化镓基材料在本发明中可选为AlGaN，AlGaN仅仅是为
本材料的一个符号表达，不代表本材料的标准化学式。具体地，GaN基的化学式可选
BxAlyGa1‑x‑yN或InxAlyGa1‑x‑yN中的一种，0≤x＜1，0≤y≤1。即，该氮化镓基材料可以是AlGaN
或InGaN,亦或是AlInGaN等氮化镓基材料，本发明并不对此做任何限制。
的排列是否具有周期性。l另外，该氮化镓基材料在本发明中可选为AlGaN，AlGaN仅仅是为
本材料的一个符号表达，不代表本材料的标准化学式。具体地，GaN基的化学式可选
BxAlyGa1‑x‑yN或InxAlyGa1‑x‑yN中的一种，0≤x＜1，0≤y≤1。即，该氮化镓基材料可以是AlGaN
或InGaN,亦或是AlInGaN等氮化镓基材料，本发明并不对此做任何限制。
[0110] 在本发明中权利要求书中所提及的光电极，可以是光阴极或光阳极，具体可以以其掺杂组分(例如镁掺杂或硅掺杂)为区分，对应于本发明中还原反应或氧化反应。为清楚
地表达本发明中光电极的作用，本发明主要以AlGaN光阴极作为示例进行描述。本领域技术
人员应当理解，其并非是对光阳极的限定，也并非是对非AlGaN光电极的限定。
地表达本发明中光电极的作用，本发明主要以AlGaN光阴极作为示例进行描述。本领域技术
人员应当理解，其并非是对光阳极的限定，也并非是对非AlGaN光电极的限定。
[0111] 作为本发明一实施例，生长在衬底上的AlGaN纳米孔阵列，可以通过分子束外延法(Molecular Beam Epitaxy，即MBE)或有机金属化学气相沉积法(Metal Organic Chemical
Vapor Deposition，即MOCVD)常规化学气相沉积法，卤化物气相外延，脉冲激光沉积等方法
进行制备，本发明中具体不作限制。同时，为更加清楚地表达本发明的AlGaN纳米孔阵列，以
下主要以有机金属化学气相沉积法(MOCVD)作为基本制备方法来进行介绍。
Vapor Deposition，即MOCVD)常规化学气相沉积法，卤化物气相外延，脉冲激光沉积等方法
进行制备，本发明中具体不作限制。同时，为更加清楚地表达本发明的AlGaN纳米孔阵列，以
下主要以有机金属化学气相沉积法(MOCVD)作为基本制备方法来进行介绍。
[0112] 在衬底表面上定向形成高晶体质量n型掺杂AlGaN纳米孔阵列，因其相较于普通的氧化物和氮化物纳米材料(例如氧化镓纳米结构)，稳定性高，晶体质量高，带隙高度匹配可
调等优势，能够保证在日盲光照射下具有优良的水氧化性能，即光探测性能。另外，对于
AlGaN材料，其带隙可以随组分掺杂改变，具体而言：
调等优势，能够保证在日盲光照射下具有优良的水氧化性能，即光探测性能。另外，对于
AlGaN材料，其带隙可以随组分掺杂改变，具体而言：
[0113] Eg＝3.42eV+x*2.86eV‑x(1‑x)*1.0eV………………………(1)
[0114] Eg为半导体禁带宽度，对应不同的吸收波长。
[0115] 因此，根据公式(1)，通过控制制备工艺中Al、Ga组分占比，即可精确调控制备成的光阳极带隙，实现日盲紫外波段的光吸收。
[0116] 另外，本发明制备的高晶体质量的AlGaN纳米孔可以为p型掺杂材料，具体而言，可以掺入硅Si原子，在后续光电化学反应过程中移动到电解质溶液/半导体接触面为电子，不
会对AlGaN纳米材料或结构造成任何影响，相对于尚未能实现氧化物纳米材料(例如氧化镓
纳米结构)，稳定性非常高。相应地，本发明的所制备的AlGaN纳米孔可以为p型掺杂材料，具
体而言，可以掺入镁Mg原子，以备将其作为光阴极使用。需要说明的是，在光阳极的结构中，
需在其表面沉积一定厚度的保护层，防止其在光探测过程中被光生空穴腐蚀。
会对AlGaN纳米材料或结构造成任何影响，相对于尚未能实现氧化物纳米材料(例如氧化镓
纳米结构)，稳定性非常高。相应地，本发明的所制备的AlGaN纳米孔可以为p型掺杂材料，具
体而言，可以掺入镁Mg原子，以备将其作为光阴极使用。需要说明的是，在光阳极的结构中，
需在其表面沉积一定厚度的保护层，防止其在光探测过程中被光生空穴腐蚀。
[0117] 如图8A所示，作为本发明一实施例，AlGaN纳米孔840可以为圆柱形孔或棱柱形等规则孔，也可以为曲状形等不规则孔，可选纳米孔840为圆柱形孔。该纳米孔840直径为0.1μ
m‑5μm，可选直径为2μm；其深度为50nm‑600nm，可选深度为200nm。使得该纳米孔840阵列的
比表面积更大，同时增加光探测反应的比表面积。另外，其纳米孔840孔径大小超过500nm，
远远超过常规纳米孔的设计尺寸，一定意义上而言已不算是纳米级结构。此种尺寸设计，可
以防止后续光探测过程中产生的气泡附着在纳米孔840内表面引起溶液传质困难，而大孔
径纳米孔设计由于极易造成短路等性能不稳定的情况，且在本领域中就没有如此大孔径纳
米孔设计研究，因此会阻碍本领域技术人员去实施这一方案。因此，这是本领域中突破性的
设计方案，是本领域技术人员无法想到的。
m‑5μm，可选直径为2μm；其深度为50nm‑600nm，可选深度为200nm。使得该纳米孔840阵列的
比表面积更大，同时增加光探测反应的比表面积。另外，其纳米孔840孔径大小超过500nm，
远远超过常规纳米孔的设计尺寸，一定意义上而言已不算是纳米级结构。此种尺寸设计，可
以防止后续光探测过程中产生的气泡附着在纳米孔840内表面引起溶液传质困难，而大孔
径纳米孔设计由于极易造成短路等性能不稳定的情况，且在本领域中就没有如此大孔径纳
米孔设计研究，因此会阻碍本领域技术人员去实施这一方案。因此，这是本领域中突破性的
设计方案，是本领域技术人员无法想到的。
[0118] 作为本发明一实施例，AlGaN纳米孔阵列填充度可由图形化条件定义，相邻纳米孔之间的间距为0.1μm‑5μm，可选间距为2μm。使得该纳米孔阵列的比表面积更大，同时增加光
探测反应的比表面积。
探测反应的比表面积。
[0119] 如图8A‑图8B所示，作为本发明一实施例，衬底810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基材料薄膜的衬底等或其他具备导电性能的衬
底。可选衬底为蓝宝石衬底，在本发明实施例中该衬底材料可选为氧化铝Al2O3等。
底。可选衬底为蓝宝石衬底，在本发明实施例中该衬底材料可选为氧化铝Al2O3等。
[0120] 作为本发明一实施例，GaN基纳米孔阵列为n型GaN基纳米孔阵列，光电极的GaN基纳米孔阵列表面还包括覆盖于纳米孔阵列表面的保护层，保护层厚度小于等于10nm，保护
层材料至少包括二氧化钛。保护层用于防止纳米孔的光腐蚀现象。相应地，对于本发明中对
应的p型氮化镓基纳米孔(例如AlGaN或InGaN纳米孔等，在此不作限制，依照权利要求书所
限定的保护范围为准)，可以作为本发明中光电化学光探测器的光阴极(对应于前述实施例
中的氮化镓基纳米线光阴极)，对应地，可选在该p型纳米孔表面上直接修饰助催化剂纳米
颗粒，不必在修饰助催化剂纳米颗粒之前在该纳米孔表面形成至少一保护层，此处不再赘
述。
层材料至少包括二氧化钛。保护层用于防止纳米孔的光腐蚀现象。相应地，对于本发明中对
应的p型氮化镓基纳米孔(例如AlGaN或InGaN纳米孔等，在此不作限制，依照权利要求书所
限定的保护范围为准)，可以作为本发明中光电化学光探测器的光阴极(对应于前述实施例
中的氮化镓基纳米线光阴极)，对应地，可选在该p型纳米孔表面上直接修饰助催化剂纳米
颗粒，不必在修饰助催化剂纳米颗粒之前在该纳米孔表面形成至少一保护层，此处不再赘
述。
[0121] 由于晶格匹配，可在该衬底810上外延形成稳定高晶体质量的AlGaN单晶薄膜，有利于下一步纳米孔阵列的制备。
[0122] 如图8A‑图8B所示，作为本发明一实施例，衬底810和AlGaN纳米孔阵列830之间还包括缓冲层820，缓冲层820包括至少三层中间层，缓冲层材料包括氮化铝。由于衬底810和
AlGaN纳米孔阵列830的晶格不匹配，所以，在二者之间增加缓冲层820，有利于在制备过程
中得到稳定、高晶体质量的AlGaN单晶薄膜，有利于下一步纳米孔阵列的制备。
AlGaN纳米孔阵列830的晶格不匹配，所以，在二者之间增加缓冲层820，有利于在制备过程
中得到稳定、高晶体质量的AlGaN单晶薄膜，有利于下一步纳米孔阵列的制备。
[0123] 作为本发明一实施例，缓冲层820包括至少三层中间层，形成于衬底810上的第一中间层，厚度可以是3μm，用于作为成核层；形成于第一中间层上的第二中间层，厚度可以是
100nm；形成于第二中间层上的第三中间层，厚度可以是1μm，用于作为模板层。上述多个中
间层未在附图示出。多层中间层的构成，有利于形成更加平整光滑的第三中间层表面(即缓
冲层820表面)，使得在制备过程中得到稳定、高晶体质量的AlGaN单晶薄膜，有利于下一步
纳米孔阵列的制备。相应地，对于本发明中对应的p型氮化镓基纳米孔(例如AlGaN或InGaN
纳米孔等，在此不作限制，依照权利要求书所限定的保护范围为准)，可以作为本发明中光
电化学光探测器的光阴极(对应于前述实施例中的氮化镓基纳米线光阴极)，对应地，可选
在衬底表面上直接形成该氮化镓基纳米孔结构，而不必考虑在纳米孔结构和衬底之间增加
上述缓冲层结构。
100nm；形成于第二中间层上的第三中间层，厚度可以是1μm，用于作为模板层。上述多个中
间层未在附图示出。多层中间层的构成，有利于形成更加平整光滑的第三中间层表面(即缓
冲层820表面)，使得在制备过程中得到稳定、高晶体质量的AlGaN单晶薄膜，有利于下一步
纳米孔阵列的制备。相应地，对于本发明中对应的p型氮化镓基纳米孔(例如AlGaN或InGaN
纳米孔等，在此不作限制，依照权利要求书所限定的保护范围为准)，可以作为本发明中光
电化学光探测器的光阴极(对应于前述实施例中的氮化镓基纳米线光阴极)，对应地，可选
在衬底表面上直接形成该氮化镓基纳米孔结构，而不必考虑在纳米孔结构和衬底之间增加
上述缓冲层结构。
[0124] 图8B所示，作为本发明一实施例，AlGaN纳米孔阵列表面还覆盖一层保护层870，保护层870厚度小于等于10nm，可选厚度尺寸为2nm。在本发明实施例中，保护层可选为无定型
二氧化钛TiO2保护层，覆盖在整个AlGaN纳米孔阵列表面，包括纳米孔的内表面，以防止在
光探测过程中，AlGaN材料在空穴富集条件下发生光腐蚀效应，影响光探测器的整体性能。
二氧化钛TiO2保护层，覆盖在整个AlGaN纳米孔阵列表面，包括纳米孔的内表面，以防止在
光探测过程中，AlGaN材料在空穴富集条件下发生光腐蚀效应，影响光探测器的整体性能。
[0125] 如图8B所示，作为本发明一实施例，光阳极还包括分布于保护层表面的助催化剂纳米颗粒850，助催化剂纳米颗粒850为水氧化还原反应活性的金属颗粒，金属颗粒的材料
包括铂、铱、铁、钴、镍或钌等及其多元合金，合金即为同时使用两种金属，比如RuFe,RuCo
等。本发明可选钌作为助催化剂纳米颗粒的制备选择，助催化剂纳米颗粒的直径尺寸可选
0.1nm‑1000nm，可选为2nm以更好更多的修饰在纳米孔阵列中。分布于纳米孔阵列上的助催
化剂纳米颗粒可以使得AlGaN纳米孔阵列具备更强的水氧化反应，使得光探测器的光响应
更加强烈，光响应速度更快。
包括铂、铱、铁、钴、镍或钌等及其多元合金，合金即为同时使用两种金属，比如RuFe,RuCo
等。本发明可选钌作为助催化剂纳米颗粒的制备选择，助催化剂纳米颗粒的直径尺寸可选
0.1nm‑1000nm，可选为2nm以更好更多的修饰在纳米孔阵列中。分布于纳米孔阵列上的助催
化剂纳米颗粒可以使得AlGaN纳米孔阵列具备更强的水氧化反应，使得光探测器的光响应
更加强烈，光响应速度更快。
[0126] 如图8B所示，作为本发明一实施例，AlGaN纳米孔阵列表面还包括一未覆盖保护层870的第一区域860，第一区域860设置于纳米孔区域之外。第一区域形成在纳米孔阵列表
面，与纳米孔所在区域不相重叠，以防止短路的情况发生，另外还可以使得引出电极更加稳
定有效。
面，与纳米孔所在区域不相重叠，以防止短路的情况发生，另外还可以使得引出电极更加稳
定有效。
[0127] 作为本发明一实施例，第一区域860上包括有点焊铟球，用于形成光阳极的导电区域，用于引出光阳极。通过点焊铟球可以在第一区域860上与纳米孔阵列表面形成欧姆接触
的导电区域，导电区域可选2mm×2mm的方形区域，可以达到更好的导电特性和电流稳定性，
同时可以固定导线引出电极，即可以形成光阳极。
的导电区域，导电区域可选2mm×2mm的方形区域，可以达到更好的导电特性和电流稳定性，
同时可以固定导线引出电极，即可以形成光阳极。
[0128] 作为本发明一实施例，与光阴极构成的光电化学光探测器的结构类似，光电化学光探测器还包括：与光阳极接触的电解质溶液，以及与电解质溶液接触的参比电极和对电
极，参比电极和对电极、光阳极之间保持一定间距，其中，该间距大约等于0.01mm；其中，参
比电极、对电极以及光阳极分别与具备电流监测功能的电化学工作站相连。因此，基本上构
成一基于简单的水氧化反应作为光电反应机制的光电化学光探测器，其制备条件简单，纯
净度要求低，工作过程对电极材料几乎没有影响。
极，参比电极和对电极、光阳极之间保持一定间距，其中，该间距大约等于0.01mm；其中，参
比电极、对电极以及光阳极分别与具备电流监测功能的电化学工作站相连。因此，基本上构
成一基于简单的水氧化反应作为光电反应机制的光电化学光探测器，其制备条件简单，纯
净度要求低，工作过程对电极材料几乎没有影响。
[0129] 作为本发明一实施例，电解质溶液包括酸性或中性电解质溶液，中性电解质溶液为硫酸钠，酸性电解质溶液包括磷酸缓冲液或氢溴酸，电解质溶液浓度为0.01mol/L～
5mol/L，本发明可选0.5mol/L氢溴酸溶液等弱酸性电解质溶液；参比电极为银/氯化银(Ag/
AgCl)电极等；对电极包括铂(Pt)电极、碳(C)电极等，具体结构可以做成网状电极等形式。
通过上述各组成与上述AlGaN纳米孔阵列光阳极一并构成一完整的新型日盲紫外光电化学
光探测器。该新型日盲紫外光电化学光探测器，可通过修饰助催化剂纳米颗粒进一步优化
光探测响应度。
5mol/L，本发明可选0.5mol/L氢溴酸溶液等弱酸性电解质溶液；参比电极为银/氯化银(Ag/
AgCl)电极等；对电极包括铂(Pt)电极、碳(C)电极等，具体结构可以做成网状电极等形式。
通过上述各组成与上述AlGaN纳米孔阵列光阳极一并构成一完整的新型日盲紫外光电化学
光探测器。该新型日盲紫外光电化学光探测器，可通过修饰助催化剂纳米颗粒进一步优化
光探测响应度。
[0130] 本发明的另一个方面提出了一种日盲紫外光电化学光探测器产品，与光阴极光探测器的产品结构类似，产品包括上述的光探测器和用于封装光探测器的封装结构，封装结
构包括包覆光探测器以将其封装的外壳结构；外壳结构一表面开设有光学窗口，设置一与
光学窗口相配合的用于密封光学窗口的透光面，透光面与具备AlGaN纳米孔阵列的光阴极
表面以一定间距设置，其中，该间距大约等于0.01mm，本实施例中该间距可以选择0.2cm，用
于日盲紫外光通过透光面照射到光阳极上分布有助催化剂纳米颗粒的AlGaN纳米孔阵列。
该结构形式简单，制备材料易于获取。
构包括包覆光探测器以将其封装的外壳结构；外壳结构一表面开设有光学窗口，设置一与
光学窗口相配合的用于密封光学窗口的透光面，透光面与具备AlGaN纳米孔阵列的光阴极
表面以一定间距设置，其中，该间距大约等于0.01mm，本实施例中该间距可以选择0.2cm，用
于日盲紫外光通过透光面照射到光阳极上分布有助催化剂纳米颗粒的AlGaN纳米孔阵列。
该结构形式简单，制备材料易于获取。
[0131] 作为本发明一实施例，透光面包括对日盲紫外光吸收能力有限的透明材料；外壳结构包括聚四氟乙烯材料形成的壳体结构。作为一可选实施例，外壳结构的一个表面上开
设有可封闭/开放的注入孔、排气孔以及至少3个分别用于设置光阴极、参比电极、对电极的
电极孔。其制造工艺要求低，成本低廉。
设有可封闭/开放的注入孔、排气孔以及至少3个分别用于设置光阴极、参比电极、对电极的
电极孔。其制造工艺要求低，成本低廉。
[0132] 本发明提出的一种新型日盲紫外光电化学光探测器产品，由于上述的光电化学光探测器的结构简单、制造工艺要求低，成本低廉，且该产品的封装结构非常简易，方便于实
际应用且易于大规模生产，实现了光电化学光探测器的产品化。
际应用且易于大规模生产，实现了光电化学光探测器的产品化。
[0133] 本发明的另一个方面提出了一种日盲紫外光电化学光探测器的制备方法，应用于制备上述的光探测器，如图9本发明一实施例中日盲紫外光电化学光探测器制备方法流程
示意图所示，该制备方法包括：
示意图所示，该制备方法包括：
[0134] S910、在衬底表面上形成AlGaN纳米孔阵列；具体地，作为本发明一实施例，可选金属有机化学气相沉积法(MOCVD)对其进行制备，在该制备过程中可选三乙基硼烷(TEB)、三
甲基铝(TMAl)、三甲基镓(TMGa)、氨气(NH3)作为生长前驱物以提供B、Al、Ga、N源，Si作为n
型掺杂源，H2作为载气。在氮化镓基材料中通过控制不同的铝、镓的组分比例，可以获得对
应的AlGaN材料，不同组分比例的AlGaN材料可以使得材料本身的能带对应不同，带隙随掺
杂组分改变，以对应不同的光吸收波长。在本实施例中，可以控制铝在氮化镓基材料中的组
分，组分比例的修改控制十分简易，同时非常精确。因此，可以更好的适应宽光谱光波长对
应的纳米材料的制备，也可以精确控制形成适应日盲紫外光波长的纳米材料，简化了制备
工艺。同时利用硅对形成的AlGaN纳米孔阵列进行掺杂，可以得到更加适合光阳极的n型掺
杂AlGaN纳米孔阵列，有利于提升光探测器的水氧化反应，提高光电流响应强度和速度。
甲基铝(TMAl)、三甲基镓(TMGa)、氨气(NH3)作为生长前驱物以提供B、Al、Ga、N源，Si作为n
型掺杂源，H2作为载气。在氮化镓基材料中通过控制不同的铝、镓的组分比例，可以获得对
应的AlGaN材料，不同组分比例的AlGaN材料可以使得材料本身的能带对应不同，带隙随掺
杂组分改变，以对应不同的光吸收波长。在本实施例中，可以控制铝在氮化镓基材料中的组
分，组分比例的修改控制十分简易，同时非常精确。因此，可以更好的适应宽光谱光波长对
应的纳米材料的制备，也可以精确控制形成适应日盲紫外光波长的纳米材料，简化了制备
工艺。同时利用硅对形成的AlGaN纳米孔阵列进行掺杂，可以得到更加适合光阳极的n型掺
杂AlGaN纳米孔阵列，有利于提升光探测器的水氧化反应，提高光电流响应强度和速度。
[0135] S920、在AlGaN纳米孔阵列的纳米孔上修饰助催化剂纳米颗粒；具体地，作为本发明一实施例，在AlGaN纳米孔阵列的纳米孔上利用光沉积法，或原子层沉积法(Atomic
Layer Deposition，ALD)、电沉积法(化学负载方法)、浸渍法(化学负载方法)将助催化剂纳
米颗粒修饰在纳米孔结构的表面/侧面。
Layer Deposition，ALD)、电沉积法(化学负载方法)、浸渍法(化学负载方法)将助催化剂纳
米颗粒修饰在纳米孔结构的表面/侧面。
[0136] S930、利用已修饰助催化剂纳米颗粒的AlGaN纳米孔阵列作为光阳极制备光探测器。
[0137] 在衬底表面上制备光阳极功能层，以更低地成本确保了更高晶体质量的AlGaN纳米孔阵列；在衬底和AlGaN纳米孔阵列之间形成缓冲层，提高了AlGaN薄膜的成膜效果，同时
保证了高晶体质量AlGaN纳米孔阵列的形成；AlGaN纳米孔阵列表面覆盖一层无定型保护
层，可以防止光阳极在光探测过程中发生光腐蚀效应，影响光探测器的整体光探测性能；另
外，在保护层表面修饰助催化剂纳米颗粒进一步提高了水氧化反应速率，从而提高紫外光
响应。
保证了高晶体质量AlGaN纳米孔阵列的形成；AlGaN纳米孔阵列表面覆盖一层无定型保护
层，可以防止光阳极在光探测过程中发生光腐蚀效应，影响光探测器的整体光探测性能；另
外，在保护层表面修饰助催化剂纳米颗粒进一步提高了水氧化反应速率，从而提高紫外光
响应。
[0138] 如图10A本发明一实施例中日盲紫外光电化学光探测器制备方法中AlGaN纳米孔阵列制备流程一阶段示意图所示，作为本发明一实施例，在衬底表面上形成AlGaN纳米孔阵
列，包括：对衬底810进行预退火；在经过预退火的衬底810上形成缓冲层820；可选地，生长
前，预先在H2‑NH3环境中对蓝宝石衬底进行1200℃、5分钟的高温退火，使得蓝宝石衬底表面
更加清洁平整，更加适合作为AlGaN纳米孔阵列的衬底。在衬底810的缓冲层820表面可选通
过金属有机化学气相沉积法MOCVD法或分子束外延法(MBE)形成AlGaN纳米孔阵列，具体方
法不作限制。在形成AlGaN纳米孔阵列之前，在缓冲层820表面预形成一层AlGaN薄膜831，可
选地，在温度为1150℃下在缓冲层上生长200nm的AlGaN薄膜。通过对薄膜831的进行操作，
以形成纳米孔阵列。通过先形成薄膜831，可以保证形成纳米孔阵列的高晶体质量。
列，包括：对衬底810进行预退火；在经过预退火的衬底810上形成缓冲层820；可选地，生长
前，预先在H2‑NH3环境中对蓝宝石衬底进行1200℃、5分钟的高温退火，使得蓝宝石衬底表面
更加清洁平整，更加适合作为AlGaN纳米孔阵列的衬底。在衬底810的缓冲层820表面可选通
过金属有机化学气相沉积法MOCVD法或分子束外延法(MBE)形成AlGaN纳米孔阵列，具体方
法不作限制。在形成AlGaN纳米孔阵列之前，在缓冲层820表面预形成一层AlGaN薄膜831，可
选地，在温度为1150℃下在缓冲层上生长200nm的AlGaN薄膜。通过对薄膜831的进行操作，
以形成纳米孔阵列。通过先形成薄膜831，可以保证形成纳米孔阵列的高晶体质量。
[0139] 作为本发明一实施例，在经过预退火的衬底810上形成缓冲层820，包括：在缓冲层820至少包括两层中间层(未示出)；在衬底810上以第一条件形成第一中间层，在第一中间
层上以第二条件形成第二中间层；在第二中间层上以第三条件形成第三中间层。具体地，在
经过预退火的蓝宝石沉底810上形成缓冲层820，可选以MOCVD作为制备手段，包括：以AlN作
为缓冲层制备材料，首先在850℃‑950℃温度下、TMAl和NH3的体积流量分别控制在4sccm和
3000sccm的第一条件下在蓝宝石衬底810上形成3μm厚度尺寸的低温AlN成核层，作为第一
中间层；在850‑1250℃温度下的第二条件下，在第一中间层上形成厚度尺寸可达100nm的
AlN间隔层，作为第二中间层；在1250℃、Ⅴ/Ⅲ为180的第三条件下在第二中间层上形成1μm
厚度尺寸的高温AlN模板层，作为第三中间层。多层中间层的构成，有利于形成更加平整光
滑的第三中间层表面(即缓冲层820表面)，使得在制备过程中得到稳定、高晶体质量的
AlGaN纳米孔阵列。
层上以第二条件形成第二中间层；在第二中间层上以第三条件形成第三中间层。具体地，在
经过预退火的蓝宝石沉底810上形成缓冲层820，可选以MOCVD作为制备手段，包括：以AlN作
为缓冲层制备材料，首先在850℃‑950℃温度下、TMAl和NH3的体积流量分别控制在4sccm和
3000sccm的第一条件下在蓝宝石衬底810上形成3μm厚度尺寸的低温AlN成核层，作为第一
中间层；在850‑1250℃温度下的第二条件下，在第一中间层上形成厚度尺寸可达100nm的
AlN间隔层，作为第二中间层；在1250℃、Ⅴ/Ⅲ为180的第三条件下在第二中间层上形成1μm
厚度尺寸的高温AlN模板层，作为第三中间层。多层中间层的构成，有利于形成更加平整光
滑的第三中间层表面(即缓冲层820表面)，使得在制备过程中得到稳定、高晶体质量的
AlGaN纳米孔阵列。
[0140] 作为本发明一实施例，在衬底的缓冲层表面形成AlGaN纳米孔阵列，包括：在缓冲层以第四条件形成AlGaN薄膜；对薄膜进行刻蚀，形成AlGaN纳米孔阵列。如图10A至图10F中
本发明各实施例中日盲紫外光电化学光探测器制备方法中AlGaN纳米孔阵列制备流程一阶
段示意图所示，利用微纳加工技术手段制备圆柱形纳米孔阵列，其中AlGaN薄膜可以形成在
第三中间层上。如图10A至图10B所示，所描述的第四条件包括如下步骤中使用的任一制备
条件：使用型号为S1813的光刻胶作为后续刻蚀工艺的刻蚀牺牲层910，涂胶速率控制在
4000转/分，时间30秒，形成厚度约1.2μm的光刻胶牺牲层910；如图10C所示，在掩膜版320上
绘制直径2μm的圆形，相邻图形间距为2μm，形成阵列结构，后烘温度控制在115℃，时间90
秒；使用Optical Aligner‑SUSS MABA6紫外光刻机进行图形定义，采用接触式曝光，间距60
μm，曝光时间为7.5秒(step3)；随后在AZ300MIF显影液中显影50秒暴露图形，使得牺牲层
910上形成对应纳米孔位置的曝光显影区域定义的圆形图案911，在清水中清洗。如图10D所
示，可选使用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀AlGaN薄膜首先实现牺牲层910上的纳米孔结构
930。如图10E所示，利用Oxford ICP 180刻蚀MOCVD生长的AlGaN薄膜，刻蚀区域为紫外光刻
定义的圆形图案911。刻蚀气体为Cl2/BCl3/Ar，气体流量控制在10/25/25sccm，温度为50℃，
腔体压力6mTorr，ICP功率450W，射频功率100W。刻蚀开始前不放入样品，使用上述工艺参数
空腔运行，保证腔体气体环境。刻蚀开始后控制刻蚀时间为2.5分钟，形成深度为200nm的
AlGaN纳米孔。AlGaN与S1813光刻胶的选择比为1:2，刻蚀后S1813光刻胶剩余厚度约800μm
(step5)。使用丙酮、异丙醇、水洗掉样品上剩余的光刻胶,完成纳米孔阵列的制备，如图10F
所示。
本发明各实施例中日盲紫外光电化学光探测器制备方法中AlGaN纳米孔阵列制备流程一阶
段示意图所示，利用微纳加工技术手段制备圆柱形纳米孔阵列，其中AlGaN薄膜可以形成在
第三中间层上。如图10A至图10B所示，所描述的第四条件包括如下步骤中使用的任一制备
条件：使用型号为S1813的光刻胶作为后续刻蚀工艺的刻蚀牺牲层910，涂胶速率控制在
4000转/分，时间30秒，形成厚度约1.2μm的光刻胶牺牲层910；如图10C所示，在掩膜版320上
绘制直径2μm的圆形，相邻图形间距为2μm，形成阵列结构，后烘温度控制在115℃，时间90
秒；使用Optical Aligner‑SUSS MABA6紫外光刻机进行图形定义，采用接触式曝光，间距60
μm，曝光时间为7.5秒(step3)；随后在AZ300MIF显影液中显影50秒暴露图形，使得牺牲层
910上形成对应纳米孔位置的曝光显影区域定义的圆形图案911，在清水中清洗。如图10D所
示，可选使用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀AlGaN薄膜首先实现牺牲层910上的纳米孔结构
930。如图10E所示，利用Oxford ICP 180刻蚀MOCVD生长的AlGaN薄膜，刻蚀区域为紫外光刻
定义的圆形图案911。刻蚀气体为Cl2/BCl3/Ar，气体流量控制在10/25/25sccm，温度为50℃，
腔体压力6mTorr，ICP功率450W，射频功率100W。刻蚀开始前不放入样品，使用上述工艺参数
空腔运行，保证腔体气体环境。刻蚀开始后控制刻蚀时间为2.5分钟，形成深度为200nm的
AlGaN纳米孔。AlGaN与S1813光刻胶的选择比为1:2，刻蚀后S1813光刻胶剩余厚度约800μm
(step5)。使用丙酮、异丙醇、水洗掉样品上剩余的光刻胶,完成纳米孔阵列的制备，如图10F
所示。
[0141] 作为本发明一实施例，可以在衬底的缓冲层820表面形成AlGaN纳米孔阵列830，包括：在缓冲层820表面形成二氧化硅小岛，在形成二氧化硅小岛的缓冲层820表面形成所述
AlGaN纳米孔阵列830。小岛可以是形成于缓冲层820表面的凸起或区域，利用特殊处理工艺
或特殊材料制备形成。具体地，可选在缓冲层820的第三中间层表面，通过微纳加工技术手
段，在该第三中间层表面形成二氧化硅小岛，之后，通过分子束外延(MBE)或金属有机化学
气相沉积法(MOCVD)在已形成二氧化硅小岛的第三中间层表面直接进行薄膜生长。由于二
氧化硅小岛对薄膜生长具有阻碍作用，二氧化硅小岛的所在位置不会形成薄膜材料。最终
在缓冲层820表面形成所述AlGaN纳米孔阵列830。作为本发明一实施例，上述小岛的材料可
选二氧化硅、二氧化钛、氮化硅或金属等材料，上述对二氧化硅小岛的描述并非是对该小岛
材料的限制。
AlGaN纳米孔阵列830。小岛可以是形成于缓冲层820表面的凸起或区域，利用特殊处理工艺
或特殊材料制备形成。具体地，可选在缓冲层820的第三中间层表面，通过微纳加工技术手
段，在该第三中间层表面形成二氧化硅小岛，之后，通过分子束外延(MBE)或金属有机化学
气相沉积法(MOCVD)在已形成二氧化硅小岛的第三中间层表面直接进行薄膜生长。由于二
氧化硅小岛对薄膜生长具有阻碍作用，二氧化硅小岛的所在位置不会形成薄膜材料。最终
在缓冲层820表面形成所述AlGaN纳米孔阵列830。作为本发明一实施例，上述小岛的材料可
选二氧化硅、二氧化钛、氮化硅或金属等材料，上述对二氧化硅小岛的描述并非是对该小岛
材料的限制。
[0142] 作为本发明一实施例，在AlGaN纳米孔阵列的纳米孔上修饰助催化剂纳米颗粒，包括：在AlGaN纳米孔阵列表面形成一覆盖纳米孔阵列表面的无定型保护层；在保护层表面修
饰助催化剂纳米颗粒。如图10G本发明各实施例中日盲紫外光电化学光探测器制备方法中
AlGaN纳米孔阵列制备流程一阶段示意图所示，可选通过原子层沉积法(ALD)沉积2nm厚无
定型TiO2保护层(a‑TiO2)870，防止AlGaN材料在空穴富集条件下发生光腐蚀。沉积过程采用
四(二甲基胺基)钛(IV)TEMAT及水为前驱，前驱容器分别保持在65℃及25℃.共沉积60个周
期。每个周期包含过程为钛前驱通入0.1s,N2吹扫10s,水蒸气通入0.1s，N2吹扫10s，通过原
子层沉积法在AlGaN纳米孔阵列表面形成一覆盖纳米孔阵列表面的无定型保护层870，用于
保护纳米孔阵列不受空穴腐蚀，其因具有隧道导通效应，导电性良好，不会对探测性能造成
影响。
饰助催化剂纳米颗粒。如图10G本发明各实施例中日盲紫外光电化学光探测器制备方法中
AlGaN纳米孔阵列制备流程一阶段示意图所示，可选通过原子层沉积法(ALD)沉积2nm厚无
定型TiO2保护层(a‑TiO2)870，防止AlGaN材料在空穴富集条件下发生光腐蚀。沉积过程采用
四(二甲基胺基)钛(IV)TEMAT及水为前驱，前驱容器分别保持在65℃及25℃.共沉积60个周
期。每个周期包含过程为钛前驱通入0.1s,N2吹扫10s,水蒸气通入0.1s，N2吹扫10s，通过原
子层沉积法在AlGaN纳米孔阵列表面形成一覆盖纳米孔阵列表面的无定型保护层870，用于
保护纳米孔阵列不受空穴腐蚀，其因具有隧道导通效应，导电性良好，不会对探测性能造成
影响。
[0143] 如图10H本发明各实施例中日盲紫外光电化学光探测器制备方法中AlGaN纳米孔阵列制备流程一阶段示意图所示，在保护层870表面可选利用光沉积法修饰助催化剂纳米
颗粒850，于向20mL去离子水中加入100μL 20mg/mL氯化钌(RuCl3)溶液，将所制得a‑TiO2/n‑
AlGaN纳米孔阵列置于其中，同时对a‑TiO2/n‑AlGaN纳米孔阵列施加带隙对应的紫外光照。
由于半导体光电效应，a‑TiO2/n‑AlGaN纳米孔阵列吸收光子后产生光生电子‑空穴对。随后
3+
光生电子扩散至纳米孔表面，因光生电子能量大于溶液中的钌离子Ru 的还原电位，扩散至
3+
纳米孔表面的光生电子将还原修饰于a‑TiO2/n‑AlGaN纳米孔阵列表面的Ru ，形成纳米Ru
颗粒，纳米颗粒可选2nm。
颗粒850，于向20mL去离子水中加入100μL 20mg/mL氯化钌(RuCl3)溶液，将所制得a‑TiO2/n‑
AlGaN纳米孔阵列置于其中，同时对a‑TiO2/n‑AlGaN纳米孔阵列施加带隙对应的紫外光照。
由于半导体光电效应，a‑TiO2/n‑AlGaN纳米孔阵列吸收光子后产生光生电子‑空穴对。随后
3+
光生电子扩散至纳米孔表面，因光生电子能量大于溶液中的钌离子Ru 的还原电位，扩散至
3+
纳米孔表面的光生电子将还原修饰于a‑TiO2/n‑AlGaN纳米孔阵列表面的Ru ，形成纳米Ru
颗粒，纳米颗粒可选2nm。
[0144] 作为本发明一实施例，利用已修饰助催化剂纳米颗粒的AlGaN纳米孔阵列作为光阳极制备光探测器，包括：在AlGaN纳米孔阵列表面形成一未覆盖保护层的第一区域，第一
区域设置于纳米孔区域之外；在第一区域上设置点焊铟球以形成光阳极的导电区域，用于
引出光阳极。第一区域形成在纳米孔阵列表面，与纳米孔所在区域不相重叠，以防止短路的
情况发生，另外还可以使得引出电极更加稳定有效。通过点焊铟球可以在第一区域860上与
纳米孔阵列表面形成欧姆接触的导电区域，导电区域可选2mm×2mm的方形区域，可以达到
更好的导电特性和电流稳定性，同时可以固定导线引出电极，即可以形成光阳极。
区域设置于纳米孔区域之外；在第一区域上设置点焊铟球以形成光阳极的导电区域，用于
引出光阳极。第一区域形成在纳米孔阵列表面，与纳米孔所在区域不相重叠，以防止短路的
情况发生，另外还可以使得引出电极更加稳定有效。通过点焊铟球可以在第一区域860上与
纳米孔阵列表面形成欧姆接触的导电区域，导电区域可选2mm×2mm的方形区域，可以达到
更好的导电特性和电流稳定性，同时可以固定导线引出电极，即可以形成光阳极。
[0145] 作为本发明一实施例，利用已修饰助催化剂纳米颗粒的AlGaN纳米孔阵列作为光阳极制备光探测器，还包括：将参比电极和对电极、光阳极以一定间距设置于电解质溶液中
制备三电极体系，构成光探测器。因此，基本上构成一基于简单的水氧化反应作为光电反应
机制的光电化学光探测器，其制备条件简单，纯净度要求低，工作过程对电极材料几乎没有
影响。
制备三电极体系，构成光探测器。因此，基本上构成一基于简单的水氧化反应作为光电反应
机制的光电化学光探测器，其制备条件简单，纯净度要求低，工作过程对电极材料几乎没有
影响。
[0146] 以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明
的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之
内。
的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之
内。