[发明专利]一种钽衬底上生长InxGa1-xN纳米线的光电极及其制备方法

权利要求书

1.一种钽衬底上生长In_xGa_1-xN纳米线的光电极，其特征在于，

包括Ta衬底、中间层和In_xGa_1-xN纳米线层，其中，x＝0.05～0.5，所述中间层包括Ta氮化物，所述中间层构筑于所述Ta衬底与所述In_xGa_1-xN纳米线层之间，且分别与所述Ta衬底和所述In_xGa_1-xN纳米线层的能级匹配。

2.根据权利要求1所述的钽衬底上生长In_xGa_1-xN纳米线的光电极，其特征在于，所述中间层还包括Ta氧化物，所述Ta氮化物包括Ta₃N₅、Ta₂N和TaN中的一种或多种，所述Ta氧化物包括TaON和Ta₂O₅中的一种或两种。

3.一种如权利要求1所述的钽衬底上生长In_xGa_1-xN纳米线的光电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，提供一Ta衬底，对所述Ta衬底进行表面处理，以构筑所述中间层；

S2，利用VLS-CVD法在所述中间层上生长In_xGa_1-xN纳米线，以形成所述In_xGa_1-xN纳米线层。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，对所述Ta衬底进行表面处理的步骤包括：

S11，利用阳极氧化法氧化所述Ta衬底的表面，在所述Ta衬底的表面形成氧化钽凹坑层；

S12，氨化经氧化后的所述Ta衬底；

其中，步骤S11中，氧化过程中，先在所述Ta衬底表面形成致密氧化钽层以及生长于所述致密氧化钽层上的氧化钽纳米管阵列，然后使所述氧化钽纳米管阵列脱落形成所述氧化钽凹坑层。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，利用阳极氧化法氧化所述Ta衬底表面的步骤包括：

以所述Ta衬底为阳极，铂电极或石墨为阴极，含氟离子的水溶液为电解液，施加80～100V电压，氧化2～10min。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，氨化经氧化后的所述Ta衬底的步骤包括：

将经阳极氧化后的所述Ta衬底置于氨气环境中，升温至900～1000℃，保温100～150min。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，利用VLS-CVD法在所述中间层上生长In_xGa_1-xN纳米线的步骤包括：

S21，在氨化后的所述Ta衬底上施加金属催化剂；

S22，然后将所述Ta衬底置于CVD装置中，同时通入铟源、镓源和氮源，在所述Ta衬底的中间层上生长In_xGa_1-xN纳米线。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述金属催化剂为金镍混合催化剂，其中，金和镍的摩尔比为1～2:1。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述铟源为金属铟或乙酰丙酮铟，所述镓源为金属镓或乙酰丙酮镓，所述氮源为氨气。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤S22中，所述In_xGa_1-xN纳米线的生长温度为780～820℃，所述氨气的流量为20～80ccm。