[发明专利]一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结，其特征在于，包括Si衬底、生长在所述Si衬底上的InN纳米柱和生长在所述InN纳米柱上的ⅥA族薄膜；

所述ⅥA族薄膜为In₂O₃薄膜和In₂Se₃薄膜；所述In₂O₃薄膜附着在所述InN纳米柱上，所述In₂Se₃薄膜附着在所述In₂O₃薄膜上。

2.根据权利要求1所述的一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结，其特征在于，所述InN纳米柱的高度为250~300 nm, 直径为50~100 nm。

3.根据权利要求2所述的一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结，其特征在于，所述Si衬底为超低阻硅，电阻率小于1 Ω·cm。

4.制备权利要求1-3任一项所述的一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）采用分子束外延生长工艺在Si衬底上生长InN纳米柱；

（2）将步骤（1）中制备的InN纳米柱外延片在大气气氛下退火氧化，再甩上一层均匀的In₂Se₃薄膜，得到Si衬底上的InN-ⅥA族异质结；所述退火氧化的温度为100-500℃，退火氧化的时间为10 min~15 h。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述退火氧化的温度为470℃。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述退火氧化的时间为10 min~6 h。

7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述In₂Se₃薄膜的制备包括以下步骤：

以1:1~2的体积比例配置水-乙醇混合液，将之作为溶剂配置0.1~1mol/L的In₂Se₃溶液，用匀胶机将步骤（2）已经完成退火氧化的外延片固定，单次吸取100~200 ml的In₂Se₃溶液，以400~600 rpm*3~9 s、800~1000 rpm*20~40 s、1400~1600 rpm*20~40 s的转速甩膜。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述在Si衬底上生长InN纳米柱包括以下步骤：

控制Si衬底的转速为5~10 r/min，生长温度为350~450 ℃，In束流等效压强为1×10^-7~2.4×10^-7 Torr，氮气流量为1~5 sccm，等离子体源功率为200~400 W，生长时间为1~3 h，在Si衬底上生长InN纳米柱；

所述Si衬底选取Si(111)晶面；所述Si衬底要经过清洗处理，首先用有机溶剂除去Si衬底表面的有机污染物，然后用HF溶液处理Si衬底以处理表面氧化层，最后用高纯干燥氮气吹干；所述用有机溶剂除去Si衬底表面的有机污染物是依次在丙酮、无水乙醇中旋洗，之后用水漂洗干净；所述HF溶液的浓度为5~20 wt%。

9.权利要求1-3任一项所述的一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结在光电解水产氢中的应用。