一种硫化锡/二硫化锡异质结材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113278948A(43)申请公布日2021.08.20(21)申请号202110410386.3(22)申请日2021.04.16(71)申请人中国计量大学地址310018浙江省杭州市江干区学源街258号中国计量大学(72)发明人舒海波程烨城黄杰梁培刘雪吟刘诗彤(51)Int.Cl.C23C16/30(2006.01)C23C16/44(2006.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种硫化锡/二硫化锡异质结材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种硫化锡/二硫化锡异质结材料及其制备方法，使用硫粉作为硫源，硫化锡粉末作为锡源，在标准大气压条件下，采用一步化学气相沉积方法在氟金云母片上得到高结晶性、分布均匀的一维硫化锡/二维二硫化锡混合维度异质结材料。本发明所采用的制备方法操作简便、重复性好，通过简单地调节硫粉温区和硫化锡温区的温度的得到了高质量混合维度异质结中最佳生长参数。通过本发明所制得的一维硫化锡/二维二硫化锡混合维度异质结具有独特的光电特性，在纳米电子和光电子器件领域具有潜在的应用价值。CN113278948ACN113278948A权利要求书1/1页1.一种一维硫化锡/二维二硫化锡异质结及其制备方法，包括以下步骤：步骤一：600℃高温下对CVD管式炉进行退火，退火期间用500sccm高纯氩气进行冲洗；步骤二：选择硫（S）粉和硫化锡（SnS）粉末作为反应源，将装有S粉的石英舟放置在三温区CVD管式炉中的第一温区，装有SnS粉末的石英舟放置在第二温区，同时将新鲜剥离的氟金云母衬底放置在SnS粉末的下游方向；步骤三：对CVD管式炉抽真空至2Pa以下，并通入高纯氩气（200‑500sccm）至标准大气压；步骤四：将S粉温区和SnS粉末温区同时升温，在60min内分别匀速加热至100‑160℃和640‑660℃，并保持温度10‑30min，整个过程中流速恒定的氩气作为运载和保护气体；步骤五：反应结束，CVD管式炉在流速恒定的氩气环境中自然冷却；其特征在于，所述的步骤二中称取的S粉和SnS粉末质量分别为150mg和50mg；所述的步骤二中氟金云母衬底位置距离SnS粉末6cm处，位于载气流向的下游方向；所述的步骤四和步骤五中管式炉内气体流速保持在60‑100sccm。2.根据权利要求1所述的一种一维硫化锡/二维二硫化锡混合维度异质结材料及其制备方法，其特征在于，一步化学气相沉积法制备一维硫化锡/二维二硫化锡混合维度异质结的最佳S粉温区温度为140℃，最佳SnS粉末温区温度为660℃。3.根据权利要求1所述的一种一维硫化锡/二维二硫化锡混合维度异质结材料及其制备方法，其特征在于，一步化学气相沉积法制备一维硫化锡/二维二硫化锡混合维度异质结的保持温度时间为30min。4.一种一维硫化锡/二维二硫化锡异质结，其特征在于：由权利要求1~3任一项所述的方法制备而成，其中氟金云母衬底表面生长有一维硫化锡/二维二硫化锡混合维度异质结材料，且一维硫化锡/二维二硫化锡异质结具有平面横向生长结构和晶体生长取向一致的特点。2CN113278948A说明书1/5页一种硫化锡/二硫化锡异质结材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于低维半导体异质结材料领域,具体涉及一种准一维(1D)硫化锡与二维(2D)二硫化锡形成的混合维度异质结材料及其制备方法。背景技术[0002]锡基硫族化合物材料因其地球含量丰富、高光吸收系数和可调节带隙等优异的光电性质，在新型电子和光电子器件应用中展现出巨大的应用潜力。在这些锡基硫族化合物材料中，硫化锡（SnS）和二硫化锡（SnS2）为层状范德华材料，使得它们能够通过机械剥离或者气相外延方法获得二维薄层结构。其中，SnS为窄禁带半导体(带隙值约为1.1eV)，所合成的纳米结构通常表现为n型特征；而SnS2具有相对较大的禁带宽度（带隙值约为2.2eV）、高载流子迁移率以及较高的光学吸收系数，且制备的纳米结构易于表现出p型特征。因此，由硫化锡和二硫化锡构成的SnS/SnS2异质结构不仅能够形成天然的p‑n结,而且可以利用两种材料带隙上的显著差异拓宽其光谱吸收的范围；此外，窄带隙SnS和宽带隙SnS2构成的异质结形成特殊Ⅱ型带排列，从而有效分离光生电子和空穴，使得它们能够进一步应用于光电探测器、光伏器件和光催化等领域。[0003]要实现其在光电器件上的应用，制备高质量、形貌可控的SnS/SnS2异质结材料是重要的前提。以往的研究大多聚焦二维SnS/SnS2范德华异质结的制备，而由一维SnS纳米线和二维SnS2纳米片构成混合维度异质结尚未见报道。相比二维SnS/SnS2范德华异质结，一维SnS/二维Sn