[發明專利]一種生長在GaAs襯底上的(In)GaN納米柱及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201911258032.0
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN111074344B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 李國強;林靜;余粵鋒;張志杰
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C30B25/18
• 分類號: C30B25/18;C30B29/40;C25B11/067;C25B11/053;C25B11/091;C25B1/55;C25B1/04;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 桂婷

1.一種GaAs襯底上的(In)GaN納米柱，其特征在于：包括GaAs襯底、襯底上的InGaAsN緩沖層、生長在緩沖層上的(In)GaN納米柱；

所述的GaAs襯底上的(In)GaN納米柱的制備方法，包括以下步驟：

（1）InGaAsN緩沖層的制備：對GaAs襯底進行退火處理，然后將GaAs襯底的溫度控制在480～580℃，Ga束流等效壓強為2.0×10^-8～3.0×10^-7 Torr，As束流等效壓強為2.0×10^-8～3.0×10^-7 Torr，In束流等效壓強為3.0×10^-8～3.0×10^-7Torr，氮氣流量為1～4sccm，等離子體源功率為300～450W；在GaAs襯底上獲得InGaAsN緩沖層，記為GaAs襯底/ InGaAsN緩沖層；

（2）(In)GaN納米柱的生長：采用分子束外延生長工藝，控制步驟（1）所得GaAs襯底/InGaAsN緩沖層的溫度為450~780 oC，轉速為5~10 r/min，Ga束流等效壓強為1.0×10^-8~1.5×10^-7 Torr，In束流等效壓強為1.0×10^-8~5×10^-7 Torr，氮氣流量為1~5sccm，等離子體源功率為200~400 W，生長時間為1~5h，在步驟（1）所得GaAs襯底/ InGaAsN緩沖層上生長(In)GaN納米柱。

2.根據權利要求1所述的一種GaAs襯底上的(In)GaN納米柱，其特征在于：所述InGaAsN緩沖層厚度為200~500nm。

3.根據權利要求1所述的一種GaAs襯底上的(In)GaN納米柱，其特征在于：所述生長在InGaAsN緩沖層上的(In)GaN納米柱為GaN納米柱、InGaN納米柱、InN納米柱、InGaN/GaN核/殼結構納米柱和InN/InGaN核/殼結構納米柱中的至少一種。

4.根據權利要求1所述的一種GaAs襯底上的(In)GaN納米柱，其特征在于：所述生長在InGaAsN緩沖層上的(In)GaN納米柱的高度為50~2000 nm，直徑為15~500 nm。

5.根據權利要求1所述的一種GaAs襯底上的(In)GaN納米柱，其特征在于：步驟（1）所述退火處理為將GaAs襯底溫度控制在715～720℃、As束流等效壓強為3.0×10^-7~7×10^-7 Torr下對CaAs襯底進行退火處理，退火時間為1~5min。

6.根據權利要求1所述的一種GaAs襯底上的(In)GaN納米柱，其特征在于：

步驟（1）所述InGaAsN緩沖層的制備中，Ga束流等效壓強為1.0×10^-7 Torr，As束流等效壓強為2.0×10^-7 Torr，In束流等效壓強為9.0×10^-8 Torr，生長時間為1-3h。

7.根據權利要求1-4任一項所述的GaAs襯底上的(In)GaN納米柱在光電解水產氫中的應用。