[發明專利]一種p-n異質結構SnSe/SnSe2納米復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910296901.2
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN110006959B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 黃曉;黃維;劉瑤;王曉珊
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12;C01B19/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 吳頻梅

本發明涉及一種SnSe/SnSe₂復合材料的可控制備方法及應用。本發明設計一種新型的p?n納米復合材料，通過原料配比的調節，使用溶劑熱的方法，一步合成了具有p?n異質結構的SnSe(50％)/SnSe₂納米復合材料。該方法簡單、快捷，原料廉價易得。同時，在室溫下該材料對NO₂顯示出優異的氣敏性能，相比于單一組分的SnSe和SnSe₂,SnSe(50％)/SnSe₂顯示出更高的靈敏度(NO₂，100ppb，20％)和選擇性。在405nm激光照射下，SnSe(50％)/SnSe₂得到了進一步的提升，響應值(NO₂，100ppb，120％)比先前提升了將近6倍，對NO₂氣體的解吸附能力也得到了進一步的提升。

技術領域

本發明涉及一種SnSe/SnSe₂復合材料的制備方法和應用，屬于納米半導體傳感材料制備工藝領域。

背景技術

隨著人類科技技術的發展，氣體傳感器在現代傳感器技術領域扮演著非常重要的角色，在醫療診斷、環境監測等領域有著廣泛的需求。其中，氣敏材料作為氣體傳感器的核心，因此氣敏材料的研究至關重要。近年來，以石墨烯為代表的二維材料因其比表面積大，吸附能高在氣體傳感領域顯示出應用潛力。錫基的氣敏材料包括二硫化錫，二氧化硒等顯示出了優異的氣敏性能。由于硒陰離子半徑、極化率都較大，獨特的成鍵方式使得其具有獨特的光學、電學性質，在熱電、光電領域被廣泛應用，但是其在氣敏領域的研究鮮有報道。同時，為了提升材料的氣敏性能，一方面可以使不同的帶隙和能級的半導體材料之間形成異質結結構，另一方面可以用激光照射提高材料的載流子遷移率，從而提升其氣敏性能。SnSe是一種p型半導體，SnSe₂是n型半導體，這類材料有利于p-n結的構筑，對其氣敏性能的研究有著重要的意義。

發明內容

本發明為彌補現有技術的不足，提出一鍋法制備SnSe/SnSe₂p-n 異質結構，并首次應用于NO₂氣體的檢測。用該方法得到的復合材料結構穩定，氣敏性能優異，同時采用激光照射可以提高NO₂氣體的靈敏度和解吸附的速度。

本發明的技術構思是：通過調控前驅體比例一步合成的方法迅速的合成SnSe/SnSe₂p-n納米復合材料。

本發明是這樣實現的：以五水合四氯化錫和二氧化硒為前驅體，鄰菲羅啉為形貌調控劑，油胺為溶液，采用溶劑法合成SnSe/SnSe₂復合材料。

本發明還請求保護有上述方法制備的SnSe/SnSe₂納米復合材料。

本發明另一個目的是請求保護由上述方法制備的SnSe/SnSe₂納米復合材料在制備氣敏元件中的應用。本發明測試了室溫下的氣敏性能，同時還測試了405nm激光下材料的氣敏性能。

本發明的有益效果：

(1)首次采用一步溶劑法制備出SnSe(50％)/SnSe₂異質結構復合敏感材料，所獲得的材料中，SnSe呈長方形片狀結構，SnSe2 呈六方形片狀結構，該形貌較為獨特。原材料獲取方便、價格低廉、制備異質結過程簡單，是一種設備投資小，工藝流程簡單的二維半導體異質結制備方案。

(2)相比于純的SnSe，SnSe₂，SnSe(50％)/SnSe₂異質結構復合敏感材料具有更加優異的氣敏特性，包括高的靈敏度和選擇性。

(3)SnSe(50％)/SnSe₂基二氧化氮氣體傳感器在405nm激光下氣敏性能得到了進一步的提升。