[發(fā)明專利]一種Bi2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010898928.1
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112226743B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃媛媛;徐新龍;楊丹;盧春輝;羅銘威;馬菁瑤
• 申請（專利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/30;C23C16/52;C23C16/54
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 王孝明

本發(fā)明公開了一種Bi₂S₃?HfS₂范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)薄膜的制備方法，包括：步驟一：準(zhǔn)備第一燃燒管，取HfCl₄粉末置于溫區(qū)二中心下游方向，取硫粉置于溫區(qū)二中心上游方向，取基底置于溫區(qū)一中心處；步驟二：對第一燃燒管密封并進(jìn)行真空處理后，通過進(jìn)氣口向第一燃燒管內(nèi)通入惰性氣體和還原性氣體后，對第一燃燒管的各溫度區(qū)進(jìn)行加熱，制備得到HfS₂薄膜；步驟三：準(zhǔn)備第二燃燒管，取Bi₂O₃粉末置于溫區(qū)三中心處，取硫粉置于溫區(qū)四中心上游方向，將步驟二制得的HfS₂薄膜作為新基底置于溫區(qū)三中心下游方向；步驟四，對第二燃燒管密封并進(jìn)行真空處理后，向第二燃燒管內(nèi)通入惰性氣體后，對第一燃燒管的各溫度區(qū)進(jìn)行加熱，得到Bi₂S₃?HfS₂范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)薄膜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于二維異質(zhì)結(jié)薄膜材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種 Bi₂S₃-HfS₂范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)薄膜的制備裝置及方法。

背景技術(shù)

Bi₂S₃是典型的二維半導(dǎo)體材料，由于具有熱電性能、催化性能、光電性能、紅外波段的強(qiáng)吸收和較強(qiáng)熒光發(fā)射、非線性光學(xué)響應(yīng)等，廣泛的用于光電轉(zhuǎn)換器、熱電冷卻、光電二極管陣列、光伏材料、近紅外熒光材料、飽和吸收材料與反飽和吸收材料中，但其載流子遷移率較低和非線性響應(yīng)較弱不利于Bi₂S₃的發(fā)展。HfS₂也是一種典型的二維半導(dǎo)體材料，具有層狀結(jié)構(gòu)，具有較高的載流子遷移率、高開關(guān)比、強(qiáng)吸收等特點，廣泛用于晶體管、光伏器件等，但其電子-空穴對分離效率不是很高，不利于HfS₂的發(fā)展。因此，綜合兩種材料特殊的光電性質(zhì)，展現(xiàn)出更加優(yōu)異的強(qiáng)吸收、高載流子遷移率、高光催化率等物理特性是十分迫切的。

目前基于化學(xué)氣相沉積法，可以通過轉(zhuǎn)移的手段將兩種二維材料簡單地堆疊在一起，形成范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)薄膜，該方法采用的裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易操作且不易于觀察范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)的形成過程，并且采用該方法制備的范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，很容易脫落變?yōu)閮煞N二維材料，以及薄膜均勻度較差，因此在光電器件應(yīng)用中的線性吸收系數(shù)、非線性吸收系數(shù)和非線性折射率等的測試可靠度較差。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有制備技術(shù)的缺陷和不足，本發(fā)明的目的是提供了一種 Bi₂S₃-HfS₂范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)薄膜的制備裝置，解決現(xiàn)有的裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易操作且不易于觀察范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)的形成過程的問題，本發(fā)明還提供一種Bi₂S₃-HfS₂范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)薄膜的制備方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中化學(xué)氣相沉積法制得的范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)均勻度較差且結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，很容易脫落變?yōu)閮煞N二維材料，以及薄膜均勻度較差，因此在光電器件應(yīng)用中的線性吸收系數(shù)、非線性吸收系數(shù)和非線性折射率等的測試可靠度較差的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種Bi₂S₃-HfS₂范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)薄膜的制備裝置，該裝置包括第一燃燒管與第二燃燒管，所述第一燃燒管包括第一進(jìn)氣口與第一出氣口，所述第一燃燒管中靠近第一出氣口的一端設(shè)有溫區(qū)一，靠近第一進(jìn)氣口的一端設(shè)有溫區(qū)二，所述第一進(jìn)氣口方向為上游方向，第一出氣口方向為下游方向；所述第一燃燒管包括第二進(jìn)氣口與第二出氣口，所述第二燃燒管中靠近第二出氣口的一端設(shè)有溫區(qū)三，靠近第二進(jìn)氣口的一端設(shè)有溫區(qū)四，所述第二進(jìn)氣口方向為上游方向，第二出氣口方向為下游方向。

所述第一燃燒管(1)與第二燃燒管(2)均為石英管。