[发明专利]一种布拉格反射镜增强InGaN电极、制备与利用

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化分解的InGaN电极，尤其是沉积布拉格反射镜（DBR）的InGaN电极的方法，用于光催化分解水效率的方法。

背景技术

目前我们正处于在严重缺乏能源的时代，氢气作为一种清洁能源也就在我们现代生活中扮演极其重要的角色，但是如何高效获得氢能源仍然是全世界范围内重要课题。通过光电解水可以得到持续再生的氢气能源，并逐渐为研究的焦点。很多种材料都运用成光电解电极，比如Ta₃N₅,GaN,TiO₂等等^【1-4】。最近，InGaN材料由于其可调的带宽和化学稳定且其电极在HBr溶液中拥有良好的耐光性，成为很有前途的光电解材料。国际上很多研究组已经成功开创了由InGaN材料电极制备光电解氢气的先例（Lin课题组证明了高In组分的InGaN薄膜作为分解水的可行性^【5】）。

用于光催化分解是的InGaN电极需高质量的InGaN薄膜，而获得高质量的InGaN薄膜仍然是一个难以攻克的课题。该材料本身的晶格失配和应力会产生很高的缺陷密度导致了其吸收效率的下降从而影响了光电解的效率。所以，我们的研究重点在于如何弥补由于材料本身所导致的低光吸收率。国内外许多研究组也做了许多不同的尝试，包括核/壳结构^【6】，电化学腐蚀^【7】，纳米柱结构^【8】等等。当然，改进的方法不止一种。

【参考文献】

【1】S.Usui,S.Kikawa,N.Kobayashi,J.Yamamoto,Y.Ban and K.Matsumoto,Jpn J Appl Phys47(12),8793-8795(2008).

【2】X.Feng,T.J.LaTempa,J.I.Basham,G.K.Mor,O.K.Varghese and C.A.Grimes,Nano Letters10(3),948-952(2010).

【3】M.Ono,K.Fujii,T.Ito,Y.Iwaki,A.Hirako,T.Yao and K.Ohkawa,The Journal of Chemical Physics126(5),054708-054707(2007).

【4】H.Wang,T.Lindgren,J.He,A.Hagfeldt and S.-E.Lindquist,The Journal of Physical Chemistry B104(24),5686-5696(2000).

【5】J.Li,J.Y.Lin and H.X.Jiang,Applied Physics Letters93(16),162107-162103(2008).

【6】B.AlOtaibi,H.P.T.Nguyen,S.Zhao,M.G.Kibria,S.Fan and Z.Mi,Nano Letters13(9),4356-4361(2013).

【7】M.Li,W.Luo,B.Liu,X.Zhao,Z.Li,D.Chen,T.Yu,Z.Xie,R.Zhang and Z.Zou,Applied Physics Letters99(11),112108-112103(2011).

【8】J.Benton,J.Bai and T.Wang,Applied Physics Letters102(17),173905-173904(2013).

发明内容

本发明目的是，提供一种利用DBR布拉格反射镜沉积在InGaN背面的电极、制备及电化学分解水制氢的方法，可以实现高效的光催化分解水制氢。

本发明的技术方案：一种分布布拉格反射镜增强InGaN的电极，在衬底的从下至上依次包括GaN层（厚度1-5μm）、InGaN层（100-500nm），从InGaN层暴露出的部分GaN层上设有n电极。衬底另一面为周期结构DBR层。

分布布拉格反射镜增强InGaN的电极的制备方法，在衬底即蓝宝石基板上生长GaN层；在GaN上沉积InGaN薄膜层；将衬底蓝宝石基板剪薄、抛光；在抛光后的蓝宝石衬底背面倒置生长周期性分布式布拉格反射镜；通过刻蚀部分InGaN层所在的部分台面暴露出GaN层，在暴露的GaN层上形成N电极；