[发明专利]生长在Ti衬底上的(In)GaN纳米柱及其制备方法与应用

权利要求书

1.生长在Ti衬底上的(In)GaN纳米柱，其特征在于，包括Ti衬底（1），生长在Ti衬底（1）上的AlN缓冲层（2），生长在AlN缓冲层（2）上的(In)GaN纳米柱（3）。

2.根据权利要求1所述的生长在Ti衬底上的(In)GaN纳米柱，其特征在于，所述Ti衬底为普通Ti金属。

3.根据权利要求1所述的生长在Ti衬底上的(In)GaN纳米柱，其特征在于，所述AlN缓冲层的厚度为5~50 nm。

4.根据权利要求1所述的生长在Ti衬底上的(In)GaN纳米柱，其特征在于，所述(In)GaN纳米柱包括GaN、InGaN、InN纳米柱。

5.根据权利要求4所述的生长在Ti衬底上的(In)GaN纳米柱，其特征在于，所述(In)GaN纳米柱的高度为60~2000 nm, 直径为15~500 nm。

6.制备权利要求1-5任一项所述的生长在Ti衬底上的(In)GaN纳米柱的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）衬底的选取：采用Ti衬底；

（2）衬底表面抛光：将Ti衬底表面用金刚石泥浆进行抛光，配合光学显微镜观察Ti衬底表面，直到没有划痕后，再采用化学机械抛光的方法进行抛光处理；

（3）衬底清洗：将步骤（2）抛光后的Ti衬底超声清洗，以去除表面残留有机物，最后用高纯干燥氮气吹干；

（4）衬底退火处理：将步骤（3）所得Ti衬底放入反应室内，在900~1100 ºC下对Ti衬底进行退火处理，以获得光滑的表面；

（5）AlN缓冲层的制备：控制步骤（4）所得Ti衬底温度为450~550 ºC，转速为5-10 r/min，沉积厚度为5~50 nm的金属Al薄膜，然后采用氮等离子体源对金属Al薄膜进行氮化，等离子体源功率为200~450 W，氮气流量为1~5 sccm，在Ti衬底上获得AlN缓冲层；

（6） (In)GaN纳米柱的生长：采用分子束外延生长工艺，控制衬底温度为450~1000 ºC，衬底转速为5-10 r/min，Ga束流流量为1.0×10^-8~1.5×10^-7 Torr，In束流流量为1.0×10^-8~5×10^-7 Torr，氮气流量为1~5 sccm，等离子体源功率为200-450 W，在步骤（5）得到的AlN缓冲层上生长(In)GaN纳米柱。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述超声清洗是将Al衬底用丙酮、乙醇、水分别超声清洗2~5 min。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述退火处理的时间为0.5~1小时。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）所述氮化的时间为10~30分钟。

10.权利要求1-5任一项所述的生长在Ti衬底上的(In)GaN纳米柱在光电解水产氢中的应用。