[實用新型]生長在Ti襯底上的InGaN納米柱

有效

• 申請號: 201821604602.8
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN209507579U
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 李國強;徐珍珠;張曙光;高芳亮;溫雷;余粵鋒
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B82B1/00
• 分類號: B82B1/00;B82B3/00;B82Y10/00;B82Y30/00;B82Y40/00;C01B3/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;馮振寧

本實用新型公開了生長在Ti襯底上的InGaN納米柱，包括生長在Ti襯底上的AlN緩沖層，生長在AlN緩沖層上的InGaN納米柱。本實用新型采用的Ti襯底價格低廉，有利于降低器件成本；其次，本實用新型采用的Ti襯底導電性能好，可以直接作為器件的電極，無需制備歐姆接觸電極，簡化了器件工藝。本實用新型的InGaN納米柱晶體質量好，禁帶寬度可調，比表面積大，可實現可見光光譜響應，適用于光電解水產氫。

技術領域

本實用新型涉及InGaN納米柱領域，特別涉及生生長在Ti襯底上的InGaN納米柱。

背景技術

氫能具有能量密度高、可循環利用和綠色環保等優點，在國防科技、航天航空、工業生產中已經大量運用。作為一種理想的能源載體，氫可以通過燃燒產生動力(如氫燃氣輪機、氫汽車發動機等)，也可以通過氫燃料電池等方式驅動各類電子設備及電驅動車。光電化學 (Photoelectrochemical，PEC)解水產氫能夠將太陽能有效地轉換和存儲為清潔的、可再生的氫能，具有重要的研究意義。

在過去的幾十年中，研究人員主要致力于探索能夠實現高效PEC 解水的半導體材料。其中，(In)GaN材料帶隙可調，可實現可見光光譜范圍內光電解水產氫，引起了研究人員的廣泛關注。此外，當 (In)GaN材料縮小到納米尺寸的納米柱時，表現出了一些獨特的性能： (1)(In)GaN納米柱具有高的比表面積，其高的比表面積使應變在納米柱側壁被有效弛豫，能顯著降低缺陷密度，進而降低載流子非輻射復合的概率；(2)納米柱結構減小了光生載流子到半導體/電解質界面的遷移距離，降低了光生載流子的復合概率，更有利于光生電子、空穴分別參加析氫、析氧反應；(3)納米柱超高的比表面積能夠增強光吸收，提高對太陽光的利用，并且增大了半導體/電解液的界面反應面積。綜上所述，(In)GaN納米柱在光電解水產氫領域具有獨特的優勢，是理想的光電解水材料。

目前，(In)GaN納米柱主要是基于藍寶石、單晶Si襯底。而它們往往存在著電阻率較大(藍寶石1014Ω·cm，摻雜Si～10Ω·cm)、成本高等問題。電阻率較大的藍寶石、單晶Si作為(In)GaN納米柱基光電極的襯底材料，在制備電極時，需要蒸鍍多層金屬層制備歐姆接觸電極，增大了器件工藝的復雜程度。因此尋找一種價格低廉、導電性能好的襯底材料應用于生長(In)GaN納米柱，對(In)GaN納米柱光電解水產氫應用意義重大。

實用新型內容

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本實用新型采用一種成本低、導電性能好的Ti金屬襯底。金屬Ti襯底的導電性能好，可以直接作為器件的電極，無需制備歐姆接觸電極，簡化了器件工藝。再次，金屬Ti襯底價格相對較低，有利于降低器件成本。

本實用新型的目的在于提供一種生長在Ti襯底上的InGaN納米柱。InGaN外延層的尺寸減小到納米范圍形成的納米柱結構是應變弛豫的，幾乎沒有缺陷，晶體質量高。

本實用新型的目的通過以下技術方案實現。

生長在Ti襯底上的InGaN納米柱，包括Ti襯底1，生長在Ti 襯底1上的AlN緩沖層2，生長在AlN緩沖層2上的InGaN納米柱 3。

優選的，所述Ti襯底為普通Ti金屬。

優選的，所述AlN緩沖層的厚度為5～50nm，當AlN緩沖層的厚度達到5～50nm時生長InGaN納米柱的應力得到釋放。另外，InGaN 納米柱由于較大的比表面積，使應變在納米柱側壁被有效弛豫，有利于在Ti金屬襯底上生長高質量的InGaN納米柱。

優選的，所述InGaN納米柱包括GaN、InGaN、InN納米柱，以及InGaN/GaN、InN/InGaN核/殼結構納米柱。

優選的，所述InGaN納米柱的高度為60～2000nm,直徑為15～500 nm。

以上所述的生長在Ti襯底上的InGaN納米柱的制備方法，包括以下步驟：