CN114875493A - 一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结及其制备方法与应用 - Google Patents

一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Si衬底上的InN‑ⅥA族异质结及其制备方法与应用。该异质结包括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族薄膜包括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。本发明的基于Si衬底上的InN‑ⅥA族异质结能显著提高InN纳米柱的光电转换效率；同时，该制备方法工艺简单、成本低，为其它半导体复合催化材料的制备提供了一种新型的思路。最后，本发明公开的基于Si衬底上的InN纳米柱‑ⅥA族异质结具有较大的比表面积，对太阳光有较强的吸收，适用于光电解水产氢。

Description

一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及InN纳米柱领域，特别涉及一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结及其制备方法与应用。
背景技术
随着时代进步与科技发展，能源已经成为影响人类社会的一个重要因素。目前，煤炭、石油、天然气等传统能源在世界的经济发展中依然占有举足轻重的作用，但是这些资源在地球上的储量却很有限。面对这些问题与挑战，光电化学(Photoelectrochemical，PEC)分解水制氢能够将太阳能有效地转换和存储为清洁的、可再生的氢能。但目前制氢效率并不高，产量有待提高，离工业化生产仍存在着一定距离，主要原因是半导体研制在光生载流子、能带结构、光响应等难点上难以突破。
近年来，Ⅲ-Ⅴ族化合物纳米柱在PEC分解水领域具有广阔的应用前景，其中InN表现出非凡的电荷载流子迁移率，吸光性良好(带隙为0.7eV,吸收带边位于1771nm)，很适合用于PEC光电极。然而InN只有价带位置(-5.84eV)低于O2/H2O氧化电位(5.70eV)，导带位置(-5.14eV)不高于H2O/H+还原电位(5.70eV)，同时水的氧化还原电位差为1.23eV＞0.7eV，不能有效实现PEC分解水制氢。
利用能带工程构建异质结，使得系统的能带结构跨越水的氧化、还原电位，被认为是解决这一问题的有效方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结及其制备方法与应用。本发明的InN/In2O3/In2Se3的Ⅱ型能带结构符合PEC分解水制氢对能带的要求，能显著提高InN纳米柱的光电转换效率；同时，该制备方法工艺简单、成本低，为其它半导体复合催化材料的制备提供了一种新型的思路。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结，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。
优选的，所述ⅥA族薄膜包括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。
优选的，所述InN纳米柱的高度为250～300nm,直径为50～100nm。
优选的，所述Si衬底为超低阻硅，电阻率小于1Ω·cm。
制备以上任一项所述的一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结的方法，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10min～15h。
优选的，所述退火氧化的温度为470℃。
优选的，所述退火氧化的时间为10min～6h。
优选的，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-1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100～200ml的In2Se3溶液，以400～600rpm*3～9s、800～1000rpm*20～40s、1400～1600rpm*20～40s的转速甩膜。
优选的，所述In2Se3薄膜的制备包括以下步骤：
以1:1体积比例配置水-乙醇混合液，将之作为溶剂配置0.25mol/L-1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150ml的In2Se3溶液，以500rpm*6s、900rpm*30s、1500rpm*30s的转速甩膜。
优选的，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5～10r/min，生长温度为350～450℃，In束流等效压强为1×10-7～2.4×10-7Torr，氮气流量为1～5sccm，等离子体源功率为200～400W，生长时间为1～3h，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5～20wt％。
以上任一项所述的一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结在光电解水产氢中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明Si衬底上的InN纳米柱在应用于光电解水制氢时，InN纳米柱的纳米柱结构减小了光生载流子到半导体/电解质界面的迁移距离，降低了光生载流子的复合概率，更有利于光生电子、空穴分别去参加析氢、析氧反应。
(2)本发明Si衬底上的InN纳米柱及表面的In2O3、In2Se3薄膜中，形成的InN/In2O3/In2Se3异质结构跨越水分解的氧化、还原电位，能增强InN纳米柱光生载流子分离与转移，显著提高InN纳米柱的光电转换效率。
(3)本发明制备方法工艺简单、成本低，为其它半导体复合催化材料的制备提供了一种新型的思路。
附图说明
图1为实施例1-4中生长在Si衬底上的InN纳米柱/In2O3/In2Se3薄膜的结构示意图。
图2为实施例1中生长在Si衬底上的InN纳米柱/In2O3/In2Se3薄膜的光电化学制氢体系中平行式光电化学电池结构示意图。
图3为实施例1、实施例4、对比例3中生长在Si衬底上的InN纳米柱/In2O3/In2Se3薄膜的光电流密度-偏压曲线图。
图4为对比例2中生长在Si衬底上的InN纳米柱/In2O3的光电流密度-偏压曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结的制备方法，包括以下步骤：
(1)衬底的选择：采用Si衬底，选取Si(111)晶面；
(2)衬底清洗处理：首先依次用丙酮、无水乙醇清洗衬底，然后用5％HF溶液去除Si衬底上的氧化层；最后用高纯干燥氮气吹干；
(3)Si衬底上InN纳米柱的生长：采用分子束外延生长工艺，控制步骤(2)所得衬底的温度为400℃，衬底转速为10r/min，In束流等效压强为1.9×10-7Torr，氮气流量为2sccm，等离子体源功率为400W，生长时间为2h，在步骤(2)所得Si衬底上生长InN纳米柱，纳米柱的高度为280nm,直径为80nm。
(4)Si衬底上InN纳米柱的表面氧化：将步骤(3)中制备的InN纳米柱外延片送入退火炉，在470℃的大气气氛下退火氧化，氧化时间为10min。
(5)Si衬底上InN纳米柱表面In2Se3薄膜的制备：以1:1比例配置水-乙醇混合液，将之作为溶剂配置0.25mol/L的In2Se3溶液，用匀胶机将步骤(3)已经完成退火氧化的外延片固定，单次吸取150ml的In2Se3溶液，以500rpm*6s、900rpm*30s、1500rpm*30s的转速甩膜，共甩膜3次。最后再送入退火炉在470℃真空下进行30s快速退火。
如图1所示，本实施例一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结的截面示意图，包括Si衬底、生长在所述Si衬底上的InN纳米柱、附着在所述InN纳米柱上的In2O3及In2Se3薄膜。
将本实施例一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结应用于光电解水产氢。将本实施例制备的InN纳米柱制作成光电极，具体步骤如下：用电子束蒸发沉积Ti/Au金属层与Si背面形成欧姆接触，然后用金属导线与金属层连接，并用绝缘环氧树脂保护整个金属背面。最后，使用电化学工作站进行光电化学测试，具体如下：使用0.5mol/L H2SO4溶液作为电解液，所制备光电极作为阴极，Ag/AgCl电极作为参比电极，Pt线作为阳极，以及功率为300W的Xe灯(光强度～100mW/cm2)作为光源，见图2。测试得到光电流密度-偏压曲线，见图3。本实施例制备得到的生长在Si衬底上的InN-ⅥA族异质结光电极在-0.80V vs.RHE偏压时，光电流密度为-1.14mA/cm2。
实施例2
一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结的制备方法，包括以下步骤：
(1)衬底的选择：采用Si衬底，选取Si(111)晶面；
(2)衬底清洗处理：首先依次用丙酮、无水乙醇清洗衬底，然后用5％HF溶液去除Si衬底上的氧化层；最后用高纯干燥氮气吹干；
(3)Si衬底上InN纳米柱的生长：采用分子束外延生长工艺，控制步骤(2)所得衬底的温度为400℃，衬底转速为10r/min，In束流等效压强为1.9×10-7Torr，氮气流量为2sccm，等离子体源功率为400W，生长时间为2h，在步骤(2)所得Si衬底上生长InN纳米柱，纳米柱的高度为280nm,直径为80nm。
(4)Si衬底上InN纳米柱的表面氧化：将步骤(3)中制备的InN纳米柱外延片送入退火炉，在470℃的大气气氛下退火氧化，氧化时间为30min。
(5)Si衬底上InN纳米柱表面In2Se3薄膜的制备：以1:1比例配置水-乙醇混合液，将之作为溶剂配置0.25mol/L的In2Se3溶液，用匀胶机将步骤(3)已经完成退火氧化的外延片固定，单次吸取150ml的In2Se3溶液，以500rpm*6s、900rpm*30s、1500rpm*30s的转速甩膜，共甩膜3次。最后再送入退火炉在470℃真空下进行30s快速退火。
如图1所示，本实施例一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结的截面示意图，包括Si衬底、生长在所述Si衬底上的InN纳米柱、附着在所述InN纳米柱上的In2O3及In2Se3薄膜。
将本实施例一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结应用于光电解水产氢：将本实施例制备的InN纳米柱制作成光电极，具体步骤如下：用电子束蒸发沉积Ti/Au金属层与Si背面形成欧姆接触，然后用金属导线与金属层连接，并用绝缘环氧树脂保护整个金属背面。最后，使用电化学工作站进行光电化学测试，具体如下：使用0.5mol/L H2SO4溶液作为电解液，所制备光电极作为阴极，Ag/AgCl电极作为参比电极，Pt线作为阳极，以及功率为300W的Xe灯(光强度～100mW/cm2)作为光源。测试得到光电流密度-偏压曲线。本实施例制备得到的生长在Si衬底上的InN-ⅥA族异质结光电极在-0.80V vs.RHE偏压时，光电流密度为-1.02mA/cm2。
实施例3
一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结的制备方法，包括以下步骤：
(1)衬底的选择：采用Si衬底，选取Si(111)晶面；
(2)衬底清洗处理：首先依次用丙酮、无水乙醇清洗衬底，然后用5％HF溶液去除Si衬底上的氧化层；最后用高纯干燥氮气吹干；
(3)Si衬底上InN纳米柱的生长：采用分子束外延生长工艺，控制步骤(2)所得衬底的温度为400℃，衬底转速为10r/min，In束流等效压强为1.9×10-7Torr，氮气流量为2sccm，等离子体源功率为400W，生长时间为2h，在步骤(2)所得Si衬底上生长InN纳米柱，纳米柱的高度为280nm,直径为80nm。
(4)Si衬底上InN纳米柱的表面氧化：将步骤(3)中制备的InN纳米柱外延片送入退火炉，在470℃的大气气氛下退火氧化，氧化时间为6h。
(5)Si衬底上InN纳米柱表面In2Se3薄膜的制备：以1:1比例配置水-乙醇混合液，将之作为溶剂配置0.25mol/L的In2Se3溶液，用匀胶机将步骤(3)已经完成退火氧化的外延片固定，单次吸取150ml的In2Se3溶液，以500rpm*6s、900rpm*30s、1500rpm*30s的转速甩膜，共甩膜3次。最后再送入退火炉在470℃真空下进行30s快速退火。
如图1所示，本实施例一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结的截面示意图，包括Si衬底、生长在所述Si衬底上的InN纳米柱、附着在所述InN纳米柱上的In2O3及In2Se3薄膜。
将本实施例一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结应用于光电解水产氢：将本实施例制备的InN纳米柱制作成光电极，具体步骤如下：用电子束蒸发沉积Ti/Au金属层与Si背面形成欧姆接触，然后用金属导线与金属层连接，并用绝缘环氧树脂保护整个金属背面。最后，使用电化学工作站进行光电化学测试，具体如下：使用0.5mol/L H2SO4溶液作为电解液，所制备光电极作为阴极，Ag/AgCl电极作为参比电极，Pt线作为阳极，以及功率为300W的Xe灯(光强度～100mW/cm2)作为光源。测试得到光电流密度-偏压曲线。本实施例制备得到的生长在Si衬底上的InN-ⅥA族异质结光电极在-0.80V vs.RHE偏压时，光电流密度为-0.62mA/cm2。
实施例4
一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结的制备方法，包括以下步骤：
(1)衬底的选择：采用Si衬底，选取Si(111)晶面；
(2)衬底清洗处理：首先依次用丙酮、无水乙醇清洗衬底，然后用5％HF溶液去除Si衬底上的氧化层；最后用高纯干燥氮气吹干；
(3)Si衬底上InN纳米柱的生长：采用分子束外延生长工艺，控制步骤(2)所得衬底的温度为400℃，衬底转速为10r/min，In束流等效压强为1.9×10-7Torr，氮气流量为2sccm，等离子体源功率为400W，生长时间为2h，在步骤(2)所得Si衬底上生长InN纳米柱，纳米柱的高度为280nm,直径为80nm。
(4)Si衬底上InN纳米柱的表面氧化：将步骤(3)中制备的InN纳米柱外延片送入退火炉，在470℃的大气气氛下退火氧化，氧化时间为15h。
(5)Si衬底上InN纳米柱表面In2Se3薄膜的制备：以1:1比例配置水-乙醇混合液，将之作为溶剂配置0.25mol/L的In2Se3溶液，用匀胶机将步骤(3)已经完成退火氧化的外延片固定，单次吸取150ml的In2Se3溶液，以500rpm*6s、900rpm*30s、1500rpm*30s的转速甩膜，共甩膜3次。最后再送入退火炉在470℃真空下进行30s快速退火。
如图1所示，本实施例一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结的截面示意图，包括Si衬底、生长在所述Si衬底上的InN纳米柱、附着在所述InN纳米柱上的In2O3及In2Se3薄膜。
将本实施例一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结应用于光电解水产氢：将本实施例制备的InN纳米柱制作成光电极，具体步骤如下：用电子束蒸发沉积Ti/Au金属层与Si背面形成欧姆接触，然后用金属导线与金属层连接，并用绝缘环氧树脂保护整个金属背面。最后，使用电化学工作站进行光电化学测试，具体如下：使用0.5mol/L H2SO4溶液作为电解液，所制备光电极作为阴极，Ag/AgCl电极作为参比电极，Pt线作为阳极，以及功率为300W的Xe灯(光强度～100mW/cm2)作为光源。测试得到光电流密度-偏压曲线。本实施例制备得到的生长在Si衬底上的InN-ⅥA族异质结光电极在-0.80V vs.RHE偏压时，光电流密度为-0.31mA/cm2。
对比例1
生长在Si衬底上的InN纳米柱的制备方法，包括以下步骤：
(1)衬底的选择：采用Si衬底，选取Si(111)晶面；
(2)衬底清洗处理：首先依次用丙酮、无水乙醇清洗衬底，然后用5％HF溶液去除Si衬底上的氧化层；最后用高纯干燥氮气吹干；
(3)InN纳米柱的生长：采用分子束外延生长工艺，控制步骤(2)所得衬底的温度为400℃，衬底转速为10r/min，In束流等效压强为1.9×10-7Torr，氮气流量为2sccm，等离子体源功率为400W，生长时间为2h，纳米柱的高度约为280nm,直径为80nm。
测试得到光电流密度-偏压曲线，测试方法与实施例1相同。本对比例制备得到的生长在Si衬底上的InN纳米柱光电极在-0.80V vs.RHE偏压时，光电流密度为-0.03mA/cm2。实施例1制备得到的生长在Si衬底上的InN-ⅥA族异质结光电极在-0.80V vs.RHE偏压时，光电流密度为-1.14mA/cm2，为生长在Si衬底上的InN纳米柱光电极在-0.60V vs.RHE偏压时，光电流密度的38.6倍。
对比例2
生长在Si衬底上的InN纳米柱/In2O3的制备方法，包括以下步骤：
(1)衬底的选择：采用Si衬底，选取Si(111)晶面；
(2)衬底清洗处理：首先依次用丙酮、无水乙醇清洗衬底，然后用5％HF溶液去除Si衬底上的氧化层；最后用高纯干燥氮气吹干；
(3)InN纳米柱的生长：采用分子束外延生长工艺，控制步骤(2)所得衬底的温度为400℃，衬底转速为10r/min，In束流等效压强为1.9×10-7Torr，氮气流量为2sccm，等离子体源功率为400W，生长时间为2h，纳米柱的高度约为280nm,直径为80nm。
(4)Si衬底上InN纳米柱的表面氧化：将步骤(3)中制备的InN纳米柱外延片送入退火炉，在470℃的大气气氛下退火氧化，氧化时间为10min。
测试得到光电流密度-偏压曲线，如图4，测试方法与实施例1相同。本对比例制备得到的生长在Si衬底上的InN纳米柱/In2O3光电极在-0.80V vs.RHE偏压时，光电流密度为-0.71mA/cm2。实施例1制备得到的生长在Si衬底上的InN-ⅥA族异质结光电极在-0.80Vvs.RHE偏压时，光电流密度为-1.14mA/cm2，为生长在Si衬底上的InN纳米柱光电极在-0.80V vs.RHE偏压时，光电流密度的1.60倍。
对比例3
生长在Si衬底上的InN-In2Se3异质结的制备方法，包括以下步骤：
(1)衬底的选择：采用Si衬底，选取Si(111)晶面；
(2)衬底清洗处理：首先依次用丙酮、无水乙醇清洗衬底，然后用5％HF溶液去除Si衬底上的氧化层；最后用高纯干燥氮气吹干；
(3)Si衬底上InN纳米柱的生长：采用分子束外延生长工艺，控制步骤(2)所得衬底的温度为400℃，衬底转速为10r/min，In束流等效压强为1.9×10-7Torr，氮气流量为2sccm，等离子体源功率为400W，生长时间为2h，在步骤(2)所得Si衬底上生长InN纳米柱，纳米柱的高度为280nm,直径为80nm。
(4)Si衬底上InN纳米柱表面In2Se3薄膜的制备：以1:1比例配置水-乙醇混合液，将之作为溶剂配置0.25mol/L的In2Se3溶液，用匀胶机将步骤(3)已经完成退火氧化的外延片固定，单次吸取150ml的In2Se3溶液，以500rpm*6s、900rpm*30s、1500rpm*30s的转速甩膜，共甩膜3次。最后再送入退火炉在470℃真空下进行30s快速退火。
测试得到光电流密度-偏压曲线，见图3，测试方法与实施例1相同。本对比例制备得到的生长在Si衬底上的InN纳米柱光电极在-0.80V vs.RHE偏压时，光电流密度为-0.99mA/cm2。实施例1制备得到的生长在Si衬底上的InN-ⅥA族异质结光电极在-0.80Vvs.RHE偏压时，光电流密度为-1.14mA/cm2，为生长在Si衬底上的InN-In2Se3异质结在-0.80V vs.RHE偏压时，光电流密度的1.15倍。综合对比例1、对比例2、对比例3可见，Si衬底上的InN纳米柱/In2O3/In2Se3薄膜结构形成的异质结，可以有效增强InN纳米柱的光电转化效率。
对比例4
一种Si衬底上的InN-ⅥA族异质结的制备方法，包括以下步骤：
(1)衬底的选择：采用Si衬底，选取Si(111)晶面；
(2)衬底清洗处理：首先依次用丙酮、无水乙醇清洗衬底，然后用5％HF溶液去除Si衬底上的氧化层；最后用高纯干燥氮气吹干；
(3)Si衬底上InN纳米柱的生长：采用分子束外延生长工艺，控制步骤(2)所得衬底的温度为400℃，衬底转速为10r/min，In束流等效压强为1.9×10-7Torr，氮气流量为2sccm，等离子体源功率为400W，生长时间为2h，在步骤(2)所得Si衬底上生长InN纳米柱，纳米柱的高度为280nm,直径为80nm。
(4)Si衬底上InN纳米柱的表面氧化：将步骤(3)中制备的InN纳米柱外延片送入退火炉，在470℃的大气气氛下退火氧化，氧化时间为24h。
(5)Si衬底上InN纳米柱表面In2Se3薄膜的制备：以1:1比例配置水-乙醇混合液，将之作为溶剂配置0.25mol/L的In2Se3溶液，用匀胶机将步骤(3)已经完成退火氧化的外延片固定，单次吸取150ml的In2Se3溶液，以500rpm*6s、900rpm*30s、1500rpm*30s的转速甩膜，共甩膜3次。最后再送入退火炉在470℃真空下进行30s快速退火。
测试得到光电流密度-偏压曲线，测试方法与实施例1相同。本对比例制备得到的生长在Si衬底上的InN-ⅥA族异质结光电极在-0.80V vs.RHE偏压时，光电流密度为-0.12mA/cm2。可见，过长的氧化时间，会大幅降低InN纳米柱的光电转化效率。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

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。
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ⅥA族薄膜包括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。
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InN纳米柱的高度为250～300nm,直径为50～100nm。
4.根据权利要求3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1Ω·cm。
5.制备权利要求1-4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10min～15h。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述退火氧化的温度为470℃。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述退火氧化的时间为10min～6h。
8.根据权利要求5-7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-1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100～200ml的In2Se3溶液，以400～600rpm*3～9s、800～1000rpm*20～40s、1400～1600rpm*20～40s的转速甩膜。
9.根据权利要求8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5～10r/min，生长温度为350～450℃，In束流等效压强为1×10-7～2.4×10-7Torr，氮气流量为1～5sccm，等离子体源功率为200～400W，生长时间为1～3h，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5～20wt％。
10.权利要求1-4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。
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