[发明专利]生长在Al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Al衬底上的(In)GaN纳米柱，其特征在于，包括Al衬底（1），生长在Al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Al衬底上的(In)GaN纳米柱，其特征在于，所述Al衬底为普通Al金属。

3.根据权利要求1所述的生长在Al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Al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Al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Al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Al衬底；

（2）衬底表面抛光：将Al衬底表面用金刚石泥浆进行抛光，配合光学显微镜观察衬底表面，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）抛光处理后的Al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Al衬底放入反应室内，在500~650 ºC下对Al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Al衬底温度为450~650 ºC，转速为5~10 r/min，然后采用氮等离子体源对Al衬底表面进行氮化，等离子体源的功率为200~450 W，氮气流量为1~5 sccm，在Al衬底上获得AlN缓冲层；

（6） (In)GaN纳米柱的制备：采用分子束外延生长工艺，控制衬底温度为450~650 ºC，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10~50分钟。

10.权利要求1-5任一项所述的生长在Al衬底上的(In)GaN纳米柱应用于制备发光二极管、光电探测器和太阳能电池。