[發(fā)明專利]二維Ga1-x

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811292091.5
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109285900B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮偉;于苗苗;秦芳璐;劉赫
• 申請（專利權(quán)）人: 東北林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01L31/0328
• 分類號: H01L31/0328;C01B19/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 田鴻儒

本發(fā)明公開了一種二維Ca_1?xIn_xSe合金及其制備方法及在制備光電探測中的應(yīng)用，屬于材料制備技術(shù)及高性能可見?近紅外光電探測器領(lǐng)域；合金的制備方法為：將硒粉和銦鎵共熔合金放入石英舟中，抽真空，升溫后保溫，降溫得塊體合金材料；將SiO₂/Si基底進(jìn)行預(yù)處理；透明膠帶粘貼塊體合金材料，然后粘貼在處理后的基底上，浸泡在丙酮中，取出基底即可在其表面獲得隨機(jī)分布的二維Ca_1?xIn_xSe合金。制備的二維合金用于制備光電探測器，在可見?近紅外光照射下電流顯著增加，合金具有很好的光電探測性能，光響應(yīng)值高達(dá)應(yīng)變系數(shù)高達(dá)258A/W，是GaSe光響應(yīng)值的92倍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)及高性能可見-近紅外光電探測器領(lǐng)域；具體涉及二維Ga_1-xIn_xSe合金及其制備方法與在制備光電探測器中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

二維GaSe是較好的非線性光學(xué)材料，在新一代納米光電器件領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。然而由于GaSe具有較大的間接帶隙結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致目前二維GaSe的光響應(yīng)值較低、光電探測范圍較小。

為了拓展半導(dǎo)體材料的應(yīng)用范圍，合金工程是一種有效調(diào)控半導(dǎo)體材料的能帶結(jié)構(gòu)和光電性能的手段。目前能帶工程在三維塊體材料、零維和一維納米材料得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了顯著的成果。在二維納米材料領(lǐng)域，合金工程應(yīng)用主要集中在過度金屬硫化物(如 MoS2等)，III-VI族體系沒有得到開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有二維GaSe光電探測器的光探測性能低和探測范圍小的問題，而提供了一種二維Ga_1-xIn_xSe合金及其制備方法及在制備光電探測中的應(yīng)用

本發(fā)明以硒粉和銦鎵共熔合金為原料制備了塊體Ga_1-xIn_xSe合金材料，采用機(jī)械剝離制備了二維Ga_1-xIn_xSe合金，并構(gòu)筑了光電探測器。

首先，本發(fā)明提供一種二維Ga_1-xIn_xSe合金的制備方法，技術(shù)方案如下：

步驟一、將硒粉和銦鎵共熔合金放入石英舟中，然后將石英舟放入管式爐并將管式爐抽真空，并通入保護(hù)氣體，一次升溫后進(jìn)行一次保溫一段時間，然后二次升溫，再二次保溫一段時間，降溫至室溫，制得塊體Ga_1-xIn_xSe合金材料；

步驟二、將SiO₂/Si基底進(jìn)行預(yù)處理；

步驟三、用透明膠帶反復(fù)粘貼塊體Ga_1-xIn_xSe合金材料，然后將透明膠帶粘貼在經(jīng)步驟一處理后的SiO₂/Si基底上，撕去透明膠帶后，將SiO₂/Si基底浸泡在丙酮中，取出SiO₂/Si 基底即可在其表面獲得隨機(jī)分布的二維Ga_1-xIn_xSe合金。

其中0＜x＜1。

所述硒粉的純度為99.99(wt.)％以上。

所述銦鎵共熔合金中，鎵質(zhì)量為鎵、銦質(zhì)量之和的75.5％，銦質(zhì)量為鎵、銦質(zhì)量之和的24.5％；合金純度為99.99(wt.)％以上。

步驟一中硒的物質(zhì)的量和銦、鎵的物質(zhì)的量之和的比為(1.1-1.2):1。

所述保護(hù)氣體為氬氣，步驟一中Ar的流量為20-100sccm。

步驟一中抽真空真空度為50-100Torr。

步驟一中所述一次升溫及二次升溫的升溫速度均為20-40℃/min。