异质结日盲探测器及其制备方法

摘要

本发明提出一种异质结日盲探测器及其制备方法，异质结日盲探测器依次包括：基板、第一金属电极层、氧化镓层、氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层、单层石墨烯层及第二金属电极层；混合层由氧化镓纳米片和填充于相邻氧化镓纳米片间隙中的单层石墨烯纳米片组成，其中单层石墨烯纳米片占混合层体积比的范围为1%~5%，氧化镓纳米片为单晶β‑氧化镓纳米片。本发明的异质结日盲探测器具有高响应度、可自驱动和低背景噪声的优异性能。

权利要求

1.一种异质结日盲探测器，其特征在于，所述异质结日盲探测器依次包括：基板、第一金属电极层、氧化镓层、氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层、单层石墨烯层及第二金属电极层；

所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层由氧化镓纳米片和填充于相邻所述氧化镓纳米片间隙中的单层石墨烯纳米片组成，其中所述单层石墨烯纳米片占所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层体积比的范围为1 %   5 %，所述氧化镓纳米片为单晶β‑~氧化镓纳米片。

2.根据权利要求1所述的异质结日盲探测器，其特征在于：所述基板的材料为石英；所述第一金属电极层的材料为铝；所述第二金属电极层的材料为银。

3.根据权利要求1所述的异质结日盲探测器，其特征在于：所述第二金属电极层的面积小于所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层面积的5 %。

4.根据权利要求1所述的异质结日盲探测器，其特征在于：所述氧化镓层的材料为掺杂锡的β‑氧化镓，所述氧化镓层的厚度范围为5 nm  15 nm。

~

5.根据权利要求1所述的异质结日盲探测器，其特征在于：所述氧化镓纳米片平均厚度范围为5 nm 15 nm，平均横向尺寸范围为5 μm   20 μm。

~ ~

6.根据权利要求1所述的异质结日盲探测器，其特征在于：所述单层石墨烯纳米片厚度为1个原子层，平均横向尺寸范围为0.5 μm   1 μm。

~

7.根据权利要求1所述的异质结日盲探测器，其特征在于：所述单层石墨烯层为整片单层石墨烯，厚度为1个原子层。

8.一种异质结日盲探测器的制备方法，其特征在于，所述异质结日盲探测器的制备方法包括：S1：制备单晶β‑氧化镓纳米片及单层石墨烯纳米片；

S2：将所述单晶β‑氧化镓纳米片及所述单层石墨烯纳米片分别分散于去离子水中，获得单晶β‑氧化镓纳米片的去离子水分散液及单层石墨烯纳米片的去离子水分散液；

S3：提供基底，并于所述基底上形成第一金属电极层；

S4：于所述第一金属电极层上形成氧化镓层；

S5：将步骤S2中获得的所述单晶β‑氧化镓纳米片的去离子水分散液及所述单层石墨烯纳米片的去离子水分散液混合，并旋涂于所述氧化镓层上，形成氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层；

S6：制备单层石墨烯，并转移至所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层上，形成单层石墨烯层；

S7：于所述单层石墨烯层上形成第二金属电极层。

9.根据权利要求8所述的异质结日盲探测器的制备方法，其特征在于，制备所述单晶β‑氧化镓纳米片的方法为：提供氮化镓纳米晶体，并于所述氮化镓纳米晶体上外延生长单晶β‑氧化镓纳米线，并于所述单晶β‑氧化镓纳米线上同质外延生长单晶β‑氧化镓纳米片，以获得所述单晶β‑氧化镓纳米片。

10.根据权利要求8所述的异质结日盲探测器的制备方法，其特征在于，制备所述单层石墨烯纳米片的方法为：提供微晶石墨，利用浓硫酸、浓磷酸及高氯酸钾对所述微晶石墨进行氧化剥离，并通过提纯、超声波粉碎及热还原制备获得所述单层石墨烯纳米片。

说明书

异质结日盲探测器及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体光电子器件的技术领域，特别是涉及一种异质结日盲探测器及其制备方法。

背景技术

[0002] 太阳辐射在通过大气层时，大气层中的臭氧层对200 nm   280 nm紫外辐射具有~强烈的吸收作用，这一波段紫外辐射在近地大气中几乎不存在，所以，该波段不受太阳辐射影响，形成日盲区。针对该波段进行检测的日盲紫外探测器由于具有背景噪声低、灵敏度高和抗干扰性强等特点，在导弹制导、空间安全通信、臭氧层空洞监测和火焰检测等军事和民用领域具有十分重要的应用前景。目前，由于硅工艺高度成熟且成本较低，主要商用日盲光电探测器件均由硅材料制成，但硅材料较窄的禁带宽度使得硅基光电探测器在用于检测日盲波段时通常需要添加光学滤光片且探测效率偏低，这限制了其在日盲探测领域的应用。
氧化镓是一种典型的超宽禁带半导体材料，其禁带宽度通常在4.4 eV   5.1 eV之间，对应~
的吸收截止波长范围约为250 nm   280 nm，被认为是制备日盲探测器的理想材料。目前，~
氧化镓日盲探测器的吸收层主要为氧化镓薄膜，氧化镓较低的导电性能限制了吸收层中的电子空穴的分离效率，使得器件响应度较低。

[0003] 鉴于以上，有必要提供一种异质结日盲探测器及其制备方法，以解决现有技术的氧化镓日盲探测器吸收层中的电子空穴的分离效率低的问题。

发明内容

[0004] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种异质结日盲探测器及其制备方法，用于解决现有技术的氧化镓日盲探测器吸收层中的电子空穴的分离效率低的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供一种异质结日盲探测器，所述异质结日盲探测器依次包括：

[0006] 基板、第一金属电极层、氧化镓层、氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层、单层石墨烯层及第二金属电极层；

[0007] 所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层由氧化镓纳米片和填充于相邻所述氧化镓纳米片间隙中的单层石墨烯纳米片组成，其中所述单层石墨烯纳米片占所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层体积比的范围为1 %   5 %，所述氧化镓纳米片为单~晶β‑氧化镓纳米片。

[0008] 可选地，所述基板的材料为石英；所述第一金属电极层的材料为铝；所述第二金属电极层的材料为银。

[0009] 可选地，所述第二金属电极层的面积小于所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层面积的5 %。

[0010] 可选地，所述氧化镓层得材料为掺杂锡的β‑氧化镓，所述氧化镓层的厚度范围为5 nm  15 nm。~

[0011] 可选地，所述氧化镓纳米片平均厚度范围为5 nm 15 nm，平均横向尺寸范围为5 μ~m   20 μm。
~

[0012] 可选地，所述单层石墨烯纳米片厚度为1个原子层，平均横向尺寸范围为0.5 μm   ~1 μm。

[0013] 可选地，所述单层石墨烯层为整片单层石墨烯，厚度为1个原子层。

[0014] 本发明还提供一种异质结日盲探测器的制备方法，所述异质结日盲探测器的制备方法包括：

[0015] S1：制备单晶β‑氧化镓纳米片及单层石墨烯纳米片；

[0016] S2：将所述单晶β‑氧化镓纳米片及所述单层石墨烯纳米片分别分散于去离子水中，获得单晶β‑氧化镓纳米片的去离子水分散液及单层石墨烯纳米片的去离子水分散液；

[0017] S3：提供基底，并于所述基底上形成第一金属电极层；

[0018] S4：于所述第一金属电极层上形成氧化镓层；

[0019] S5：将步骤S2中获得的所述单晶β‑氧化镓纳米片的去离子水分散液及所述单层石墨烯纳米片的去离子水分散液混合，并旋涂于所述氧化镓层上，形成氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层；

[0020] S6：制备单层石墨烯，并转移至所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层上，形成单层石墨烯层；

[0021] S7：于所述单层石墨烯层上形成第二金属电极层。

[0022] 可选地，提供氮化镓纳米晶体，并于所述氮化镓纳米晶体上外延生长单晶β‑氧化镓纳米线，并于所述单晶β‑氧化镓纳米线上同质外延生长单晶β‑氧化镓纳米片，以获得所述单晶β‑氧化镓纳米片。

[0023] 可选地，提供微晶石墨，利用浓硫酸、浓磷酸及高氯酸钾对所述微晶石墨进行氧化剥离，并通过提纯、超声波粉碎及热还原制备获得所述单层石墨烯纳米片。

[0024] 如上所述，本发明的异质结日盲探测器及其制备方法，具有以下有益效果：

[0025] 本发明异质结日盲探测器中的β‑氧化镓为氧化镓的稳定相，β‑氧化镓和石墨烯接触会形成异质结，在内建电场的驱动下，β‑氧化镓吸收光子所产生的空穴会越过接触面漂移到石墨烯中，电子会向β‑氧化镓端远离接触面的方向漂移，从而产生光生电流；本发明异质结日盲探测器利用单晶β‑氧化镓纳米片作为探测器的吸收材料，与氧化镓薄膜相比，氧化镓纳米片具有量子限域效应，激子振子强度大，光吸收系数大，氧化镓纳米片厚度薄，光生载流子离β‑氧化镓和石墨烯的接触面近，电子和空穴分离效率高，氧化镓纳米片比表面积大，与石墨烯接触面积大，亦可提高电子和空穴分离效率，且采用单晶缺陷少，电子和空穴被缺陷捕获的概率低；本发明异质结日盲探测器中的单层石墨烯纳米片厚度和横向尺寸都远远小于氧化镓纳米片，可以很好地填充进相邻氧化镓纳米片的间隙中，形成石墨烯网络，从氧化镓纳米片中高效地汲取空穴，单层石墨烯纳米片只占氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层很小的体积比，就可以在氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层中形成石墨烯网络，因而引入的石墨烯吸收损耗非常小，整体上单层石墨烯纳米片组成的石墨烯网络不会切断氧化镓纳米片间的接触，即不会切断电子的传输路径，若把氧化镓纳米片看作层状岩石，由单层石墨烯纳米片组成的石墨烯网络就像深入岩石间隙的根系，单层石墨烯纳米片组成的石墨烯网络就像根系汲取水分一样从氧化镓纳米片中高效地分离空穴；本发明异质结日盲探测器中的氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层光吸收系数大、电子和空穴分离效率高，基于氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片的日盲探测器器件可获得高响应度，此外，由于氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片接触形成的异质结存在内建电场，基于氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层的日盲探测器可工作在自驱动模式下，且还具备现有的基于氧化镓的日盲探测器的低背景噪声的优势。

附图说明

[0026] 图1显示为本发明的异质结日盲探测器的结构示意图。

[0027] 图2显示为本发明的异质结日盲探测器的制备方法流程示意图。

[0028] 图3至显示为本发明的异质结日盲探测器的制备方法的步骤S3所呈现的结构示意图。

[0029] 图4至显示为本发明的异质结日盲探测器的制备方法的步骤S4所呈现的结构示意图。

[0030] 图5至显示为本发明的异质结日盲探测器的制备方法的步骤S5所呈现的结构示意图。

[0031] 图6至显示为本发明的异质结日盲探测器的制备方法的步骤S6所呈现的结构示意图。

[0032] 元件标号说明

[0033] 1，基板；2，第一金属电极层；3，氧化镓层；4，氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层；5，单层石墨烯层；6，第二金属电极层。

具体实施方式

[0034] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

[0035] 如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。

[0036] 为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个结构或特征与其他结构或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。本文使用的“介于……之间”表示包括两端点值。

[0037] 在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

[0038] 请参阅图1至图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

[0039] 实施例一

[0040] 如图1所示，本发明提供一种异质结日盲探测器，所述异质结日盲探测器依次包括：

[0041] 基板1、第一金属电极2、氧化镓层3、氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4、单层石墨烯层5及第二金属电极层6；

[0042] 所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4由氧化镓纳米片和填充于相邻所述氧化镓纳米片间隙中的单层石墨烯纳米片组成，其中所述单层石墨烯纳米片占所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4体积比的范围为1 %   5 %，所述氧化镓纳米片为单~晶β‑氧化镓纳米片。

[0043] 这里需要说明的是，所述单层石墨烯纳米片是填充于任意相邻两个所述氧化镓纳米片的间隙中。

[0044] 本实施例的工作原理为：200 nm   280 nm波段的太阳光从所述单层石墨烯层5上~方射入所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4，所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4吸收200 nm   280 nm波段的太阳光，所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米~
片混合层4中的单晶β‑氧化镓和石墨烯接触会形成异质结，在内建电场的驱动下，单晶β‑氧化镓吸收光子所产生的空穴会越过接触面漂移到石墨烯中，电子会向单晶β‑氧化镓端远离接触面的方向漂移，从而产生光生电流。

[0045] 本实施例的异质结日盲探测器利用所述单晶β‑氧化镓纳米片作为探测器的吸收材料，与氧化镓薄膜相比，所述氧化镓纳米片具有量子限域效应，激子振子强度大，光吸收系数大，所述氧化镓纳米片厚度薄，光生载流子离β‑氧化镓和石墨烯的接触面近，电子和空穴分离效率高，所述氧化镓纳米片比表面积大，与石墨烯接触面积大，亦可提高电子和空穴分离效率，且采用单晶缺陷少，电子和空穴被缺陷捕获的概率低；本实施例的异质结日盲探测器中的单层石墨烯纳米片厚度和横向尺寸都远远小于氧化镓纳米片，可以很好地填充进相邻氧化镓纳米片的间隙中形成石墨烯网络，从氧化镓纳米片中高效地汲取空穴，所述单层石墨烯纳米片只占所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4很小的体积比，就可以在所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4中形成石墨烯网络，因而引入的石墨烯吸收损耗非常小，整体上所述单层石墨烯纳米片组成的石墨烯网络不会切断所述氧化镓纳米片间的接触，即不会切断电子的传输路径，若把所述氧化镓纳米片看作层状岩石，由所述单层石墨烯纳米片组成的石墨烯网络就像深入岩石间隙的根系，所述单层石墨烯纳米片组成的石墨烯网络就像根系汲取水分一样从所述氧化镓纳米片中高效地分离空穴；本实施例的异质结日盲探测器中的所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4光吸收系数大、电子和空穴分离效率高，基于氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片的日盲探测器器件可获得高响应度，此外，由于所述氧化镓纳米片和所述单层石墨烯纳米片接触形成的异质结存在内建电场，基于氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片的日盲探测器可工作在自驱动模式下，且还具备基于氧化镓的日盲探测器的低背景噪声的优势。

[0046] 作为示例，所述基板1的材料为石英；所述第一金属电极2的材料为铝；所述第二金属电极6的材料为银。

[0047] 此时，本实施例的所述异质结日盲探测器的器件结构依次包括：石英基板、铝电极层、氧化镓层3、氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4、单层石墨烯层5及银电极层。

[0048] 所述石英基板因石英价格便宜，与所述基板1上面的结构兼容性好，可作为示例优选。

[0049] 所述铝电极层，除了作为金属电极外，更重要的作用是，当入射光从所述单层石墨烯层5上方入射，到达所述铝电极层时提供光反射，增加所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4处的光强，从而增加光吸收获得更高的响应度。

[0050] 作为示例，所述第二金属电极层6的面积小于所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4面积的5 %，例如1 %、2 %、3 %、4 %、5 %。

[0051] 所述第二金属电极层6的面积大小这样设置，是为了减少入射光的反射损耗，本实施例优选3 %。

[0052] 作为示例，所述氧化镓层3的材料为掺杂锡的β‑氧化镓，所述氧化镓层3的厚度范围为5 nm  15 nm，例如5 nm、8 nm、10 nm、13 nm、15 nm。~

[0053] 掺杂锡的β‑氧化镓层可将所述氧化镓纳米片中的电子传输至所述第一金属电极层1，也即铝电极层，并隔绝所述单层石墨烯纳米片和所述铝电极层阻止空穴反向传输，掺杂锡可提高器件的导电性，本实施例优选厚度为10 nm。

[0054] 作为示例，所述氧化镓纳米片平均厚度范围为5 nm 15 nm，例如5 nm、8 nm、10 ~nm、13 nm、15 nm，平均横向尺寸范围为5 μm   20 μm，例如5 μm、8 μm、10 μm、13 μm、15 μ~
m、18 μm、20 μm；所述单层石墨烯纳米片厚度为1个原子层，1个原子层理论厚度为0.35 nm，平均横向尺寸范围为0.5 μm   1 μm，例如0.5 μm、0.7 μm、1 μm。
~

[0055] 本实施例中，所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4的厚度为200 nm，由所述氧化镓纳米片和填充于相邻所述氧化镓纳米片间隙中的所述单层石墨烯纳米片组成，其中所述单层石墨烯纳米片占所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4混合层的体积比为3%，所述氧化镓纳米片为单晶β‑氧化镓纳米片，平均厚度为10 nm，平均横向尺寸为10μm，所述单层石墨烯纳米片厚度为1个原子层，理论厚度为0.35 nm，平均横向尺寸为0.7 μm。

[0056] 本实施例中的所述单层石墨烯纳米片厚度和横向尺寸都远小于所述氧化镓纳米片，可以很好地填充进相邻所述氧化镓纳米片间隙中形成石墨烯网络，从所述氧化镓纳米片中高效地汲取空穴。所述单层石墨烯纳米片的厚度远小于所述氧化镓纳米片，所述单层石墨烯纳米片只占所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4很小的体积比，就可以在所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4中形成石墨烯网络，因而引入的石墨烯吸收损耗非常小。所述氧化镓纳米片的横向尺寸远大于所述单层石墨烯纳米片，并且所述单层石墨烯纳米片只占所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4很小的体积比，因此整体上单层石墨烯纳米片组成的石墨烯网络不会切所述断氧化镓纳米片间的接触，即不会切断电子的传输路径。

[0057] 作为示例，所述单层石墨烯层5为整片单层石墨烯，厚度为1个原子层，1个原子层理论厚度为0.35 nm。

[0058] 所述单层石墨烯层5可将所述单层石墨烯纳米片中的空穴传输至所述第二金属电极层6，即银电极层，并隔绝所述氧化镓纳米片和所述银电极层阻止电子反向传输，单层石墨烯厚度薄，引入的石墨烯吸收损耗也非常小。

[0059] 实施例二

[0060] 本实施例提供一种异质结日盲探测器的制备方法，所述异质结日盲探测器的制备方法用于制备上述实施例一所述的异质结日盲探测器，所述异质结日盲探测器的制备方法包括：

[0061] S1：制备单晶β‑氧化镓纳米片及单层石墨烯纳米片；

[0062] S2：将所述单晶β‑氧化镓纳米片及所述单层石墨烯纳米片分别分散于去离子水中，获得单晶β‑氧化镓纳米片的去离子水分散液及单层石墨烯纳米片的去离子水分散液；

[0063] S3：提供基底1，并于所述基底1上形成第一金属电极层2；

[0064] S4：于所述第一金属电极2上形成氧化镓层3；

[0065] S5：将步骤S2中获得的所述单晶β‑氧化镓纳米片的去离子水分散液及所述单层石墨烯纳米片的去离子水分散液混合，并旋涂于所述氧化镓层3上，形成氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4；

[0066] S6：制备单层石墨烯，并转移至所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4上，形成单层石墨烯层5；

[0067] S7：于所述单层石墨烯层5上形成第二金属电极6。

[0068] 下面结合图1至图6，详细描述本实施例的所述异质结日盲探测器的制备方法。

[0069] 如图2所示，首先进行步骤S1，制备单晶β‑氧化镓纳米片及单层石墨烯纳米片。

[0070] 作为示例，制备所述单晶β‑氧化镓纳米片的方法为：提供氮化镓纳米晶体，采用化学气相沉积法，并于所述氮化镓纳米晶体上外延生长单晶β‑氧化镓纳米线，并于所述单晶β‑氧化镓纳米线上同质外延生长单晶β‑氧化镓纳米片，以获得所述单晶β‑氧化镓纳米片，所述单晶β‑氧化镓纳米片平均厚度范围为5 nm 15 nm，平均横向尺寸范围为5 μm   20 μ~ ~m。

[0071] 作为示例，制备所述单层石墨烯纳米片的方法为：提供微晶石墨，利用浓硫酸、浓磷酸及高氯酸钾对所述微晶石墨进行氧化剥离，并通过提纯、超声波粉碎及热还原制备获得所述单层石墨烯纳米片，所述单层石墨烯纳米片厚度为1个原子层，1个原子层理论厚度为0.35 nm，平均横向尺寸范围为0.5 μm   1 μm。~

[0072] 如图2所示，接着进行步骤S2，将所述单晶β‑氧化镓纳米片及所述单层石墨烯纳米片分别分散于去离子水中，获得单晶β‑氧化镓纳米片的去离子水分散液及单层石墨烯纳米片的去离子水分散液。

[0073] 此步骤中通过超声将所述单晶β‑氧化镓纳米片及所述单层石墨烯纳米片分别分散于去离子水中，具体超声的频率和时间可根据实际需要进行设置，在此不做限制，只要满足将其能完全充分的分散于去离子水中即可。

[0074] 如图2及图3所示，接着进行步骤S3，提供基底1，并于所述基底1上形成第一所述金属电极层2。

[0075] 本实施例中，所述基底1为石英基底，所述第一所述金属电极层2为铝电极层，采用热蒸发法于所述石英基底上沉积铝，形成铝电极层。

[0076] 如图2及图4所示，接着进行步骤S4，于所述第一所述金属电极层2上形成氧化镓层3。

[0077] 本实施例中，所述氧化镓层3得材料为掺杂锡的β‑氧化镓，所述氧化镓层3的厚度范围为5 nm  15 nm，厚度优选为10 nm。~

[0078] 如图2及图5所示，接着进行步骤S5，将步骤S2中获得的所述单晶β‑氧化镓纳米片的去离子水分散液及所述单层石墨烯纳米片的去离子水分散液混合，并旋涂于所述氧化镓层3上，形成氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4。

[0079] 本实施例中，此步骤中通过超声将所述单晶β‑氧化镓纳米片的去离子水分散液及所述单层石墨烯纳米片的去离子水分散液混合，并旋涂于所述氧化镓层3上，形成氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4，所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4的厚度优选为200 nm，所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4由所述氧化镓纳米片和填充于相邻所述氧化镓纳米片间隙中的所述单层石墨烯纳米片组成，其中所述单层石墨烯纳米片占所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4的体积比范围为1 %   5%，优选3%，~所述单晶β‑氧化镓纳米片的平均厚度为10 nm，平均横向尺寸为10μm，所述单层石墨烯纳米片厚度为1个原子层，理论厚度为0.35 nm，平均横向尺寸为0.7 μm。

[0080] 如图2及图6所示，接着进行步骤S6，制备单层石墨烯，并转移至所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4上，形成单层石墨烯层5。

[0081] 采用化学气相沉积法在铜箔上制备单层石墨烯，然后通过湿法刻蚀转移法将单层石墨烯转移到所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层4上，形成所述单层石墨烯层5。

[0082] 如图2及图1所示，最后进行步骤S7，于所述单层石墨烯层5上形成第二金属电极层6。

[0083] 本实施例中，所述第二所述金属电极层6为银电极层，采用热蒸发法于所述单层石墨烯层5上沉积银，形成银电极层。

[0084] 所述银电极层的面积小于所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层面积的5 %，本实施例优选3 %，以便于减少入射光的反射损耗。

[0085] 综上所述，本发明提出一种异质结日盲探测器及其制备方法，所述异质结日盲探测器依次包括：基板、第一金属电极层、氧化镓层、氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层、单层石墨烯层及第二金属电极层；所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层由氧化镓纳米片和填充于相邻所述氧化镓纳米片间隙中的单层石墨烯纳米片组成，其中所述单层石墨烯纳米片占所述氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层体积比的范围为1 %   5 ~%，所述氧化镓纳米片为单晶β‑氧化镓纳米片。本发明异质结日盲探测器中的β‑氧化镓为氧化镓的稳定相，β‑氧化镓和石墨烯接触会形成异质结，在内建电场的驱动下，β‑氧化镓吸收光子所产生的空穴会越过接触面漂移到石墨烯中，电子会向β‑氧化镓端远离接触面的方向漂移，从而产生光生电流；本发明异质结日盲探测器利用单晶β‑氧化镓纳米片作为探测器的吸收材料，与氧化镓薄膜相比，氧化镓纳米片具有量子限域效应，激子振子强度大，光吸收系数大，氧化镓纳米片厚度薄，光生载流子离β‑氧化镓和石墨烯的接触面近，电子和空穴分离效率高，氧化镓纳米片比表面积大，与石墨烯接触面积大，亦可提高电子和空穴分离效率，且采用单晶缺陷少，电子和空穴被缺陷捕获的概率低；本发明异质结日盲探测器中的单层石墨烯纳米片厚度和横向尺寸都远远小于氧化镓纳米片，可以很好地填充进相邻氧化镓纳米片间隙中形成石墨烯网络，从氧化镓纳米片中高效地汲取空穴，单层石墨烯纳米片只占氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层很小的体积比，就可以在氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层中形成石墨烯网络，因而引入的石墨烯吸收损耗非常小，整体上单层石墨烯纳米片组成的石墨烯网络不会切断氧化镓纳米片间的接触，即不会切断电子的传输路径，若把氧化镓纳米片看作层状岩石，由单层石墨烯纳米片组成的石墨烯网络就像深入岩石间隙的根系，单层石墨烯纳米片组成的石墨烯网络就像根系汲取水分一样从氧化镓纳米片中高效地分离空穴；本发明异质结日盲探测器中的氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层光吸收系数大、电子和空穴分离效率高，基于氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片的日盲探测器器件可获得高响应度，此外，由于氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片接触形成的异质结存在内建电场，基于氧化镓纳米片和单层石墨烯纳米片混合层的日盲探测器可工作在自驱动模式下，且还具备基于氧化镓的日盲探测器的低背景噪声的优势。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

[0086] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。