一种基于n-ZnO/PEDOT/HfO2/p-GaN的紫外激光二极管及制备方法与流程

技术特征：
1.一种基于n-zno/pedot/hfo2/p-gan的紫外激光二极管，其特征在于，包括：n-zno纳米棒、p-gan薄膜、pedot薄膜、hfo2薄膜、pmma保护层和金属电极；首先在p-gan薄膜上溅射一层hfo2薄膜，然后依次旋涂pedot薄膜、n-zno纳米棒和pmma薄膜，再将pmma保护层刻蚀至n-zno纳米棒露出，最后在p-gan薄膜和n-zno纳米棒上制备金属电极，最终构成完整的器件。2.如权利要求1所述的基于n-zno/pedot/hfo2/p-gan的紫外激光二极管，其特征在于，hfo2薄膜厚度为5～20nm。3.如权利要求1所述的基于n-zno/pedot/hfo2/p-gan的紫外激光二极管，其特征在于，pedot薄膜厚度为20～40nm，折射率为1.4～1.6。4.如权利要求1所述的基于n-zno/pedot/hfo2/p-gan的紫外激光二极管，其特征在于，金属电极为au电极，位于zno和gan表面，厚度为20～60nm。5.一种基于n-zno/pedot/hfo2/p-gan的紫外激光二极管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将纯度均为99.97-99.99％的zno粉末和1000目的碳粉末按照质量比1:1混合研磨，放入一端开口的长度30cm、直径3cm的石英管封闭端；将硅片衬底切成1cm
×
1cm～1cm
×
2cm，依次进行丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗，氮气吹干，作为生长基底，放置距管口5cm～8cm位置处的石英管内；将石英管整体水平推入管式炉中高温反应，封闭管式炉，抽真空，并通入150sccm氩气和15sccm氧气，经过反应后，关闭气阀及真空泵，通入空气，当炉内气压为大气压时，开启管式炉，取出样品；(2)将生长了zno纳米棒阵列的硅片放入乙醇中，通过超声分散的方法，得到均匀分散了zno纳米棒的乙醇溶液备用；(3)使用丙酮、乙醇和去离子水将p-gan衬底分别超声清洗，用氮气吹干备用；(4)采用射频磁控溅射的方法，将清洁的p-gan衬底，放入磁控溅射仪中，溅射一层hfo2薄膜；(5)在hfo2薄膜上依次旋涂pedot薄膜、均匀分散zno纳米棒的乙醇溶液和pmma薄膜并高温烘干；(6)使用氧等离子清洗仪刻蚀pmma薄膜，使得zno纳米棒顶端被暴露出来；(7)在zno和gan表面沉积au电极；(8)将步骤(7)最后生成的n-zno/pedot/hfo2/p-gan的紫外激光二极管进行电学性质测量，并测量电泵浦发光光谱。6.如权利要求5所述的基于n-zno/pedot/hfo2/p-gan的紫外激光二极管的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，高温反应的温度为800～1200℃，反应时间为20-40分钟。7.如权利要求5所述的基于n-zno/pedot/hfo2/p-gan的紫外激光二极管的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，溅射靶材是hfo2靶材，规格为60
×
2mm，腔体气压为1～3pa，氩气流量为40～60sccm，氮气流量为5～10sccm，溅射功率为40～80w，溅射时间为5～20min。8.如权利要求5所述的基于n-zno/pedot/hfo2/p-gan的紫外激光二极管的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，旋涂参数为低转速500～600转每分钟，旋转5～10秒，高转速2000～4000转每分钟，旋转30～60秒，高温烘干温度为100℃～150℃。9.如权利要求5所述的基于n-zno/pedot/hfo2/p-gan的紫外激光二极管的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，刻蚀参数为50～80w，时间为80～150s。
10.如权利要求5所述的基于n-zno/pedot/hfo2/p-gan的紫外激光二极管的制备方法，其特征在于，步骤(7)中，镀金属的方法为磁控溅射或者电子束蒸镀方法，厚度为20～60nm。

技术总结
本发明公开了一种基于n-ZnO/PEDOT/HfO2/p-GaN的紫外激光二极管及制备方法，二极管包括：n-ZnO纳米棒、p-GaN薄膜、PEDOT薄膜、HfO2薄膜、PMMA保护层和金属电极；方法包括如下步骤：采用磁控溅射法在p-GaN薄膜上沉积一定厚度的HfO2薄膜，然后在HfO2薄膜上旋涂PEDOT薄膜，再旋涂分散了ZnO纳米棒的乙醇溶液，加热烘干，旋涂PMMA保护层，至PMMA保护层漫过n-ZnO纳米棒，加热使PMMA保护层凝固，然后利用氧等离子体刻蚀，将PMMA保护层刻蚀至n-ZnO纳米棒露出，分别在p-GaN薄膜和n-ZnO纳米棒上制备金属电极，构成完整的器件。本发明能够有效降低界面处的光学损耗，增加载流子注入效率，实现电场驱动下的紫外激光行为。的紫外激光行为。的紫外激光行为。


技术研发人员：徐春祥 李竹新 石增良 刘威
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2021.10.19
技术公布日：2022/2/8