构建具有异质结构的光电气敏传感器是光电探测和气敏检测领域的研究热点,它通过异质结调控载流子传输,利用光辐照产生的光子参与二氧化氮的吸附反应,实现对NO2气体灵敏、快速的检测。因此,本论文提出构建GaN薄膜/ZnO纳米墙/石墨烯这种新型三明治型异质结构气敏材料,利用不同波长的光辐照该材料,进而降低高温对材料的吸附和去吸附作用的影响,以实现室温高灵敏度NO2气体探测。主要工作如下:(1)采用普通的物理热蒸发法,以Ga2O3和GaN的混合粉末为蒸发源,以NH3为反应气体,在1150℃下,距离蒸发源3cm处的衬底上,制备了疏松的一维GaN纳米管。该方法制备工艺简单,成本低廉,克服了有机金属CVD(MOCVD)和分子束外延(MBE)等设备昂贵,制备条件苛刻等难题。(2)以课题组熟练掌握的ZnO纳米墙/多孔石墨烯异质结材料为衬底,利用上述物理热蒸发工艺,制备GaN纳米线/ZnO纳米墙/石墨烯三明治型异质结构。研究了不同工艺参数对其形貌、结构的影响。结果表明,以Ag-Pd电极为衬底,反应温度为1150℃,距离蒸发源3cm时,可获得GaN纳米线/ZnO纳米墙/石墨烯三明治型异质结构,但是高温导致ZnO纳米墙发生球化聚集甚至坍塌,电极的结构完整性遭到破坏。另外,GaN纳米线端部的球形Pd小颗粒,证明GaN生长机制VLS模型。但是,以Si或蓝宝石为衬底,就不能获得GaN纳米线,而是松软的GaN纳米管结构。(3)以优化的GaN/ZnO纳米墙/多孔石墨烯异质结构为气敏材料,测试在室温下,光照功率为100%,光照波长为365nm时样品对光照以及对NO2的反应灵敏度最高,分别达到16.02和42.449,响应恢复时间分别为35s-8s和33s-7s。与ZnO纳米墙/多孔石墨烯异质结相比,GaN/ZnO纳米墙/多孔石墨烯异质结对光敏以及对NO2的光敏-气敏耦合性能都有所提高。在GaN/ZnO纳米墙/多孔石墨烯三者结合的异质结中GaN具有和ZnO相近的带隙及相同的晶体结构和小的晶格失配,且GaN的功函数高于ZnO,使得GaN表面e-增多,GaN与ZnO结合表面暴露于紫外光线照射时,所产生的电子-空穴对要远远大于紫外光线照射单纯ZnO所产生的电子-空穴对,因此在光照条件下注入的NO2气体会反应更快的进行。