[發(fā)明專利]一種二維層狀CuInP2S6半導(dǎo)體材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011364529.3
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112520716B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何軍;王楓梅;余鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 國家納米科學(xué)中心
• 主分類號: C01B25/08
• 分類號: C01B25/08;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 盛大文

本發(fā)明提供一種二維層狀CuInP2S6半導(dǎo)體材料及其制備方法，所述制備方法包括：1)在碳纖維的表面負(fù)載CuInS_x納米晶；所述CuInS_x納米晶由溶劑熱合成；2)將步驟1)中負(fù)載的CuInS_x納米晶與硫、磷進(jìn)行化學(xué)氣相反應(yīng)，得到二維層狀CuInP₂S₆半導(dǎo)體材料。本發(fā)明提供的方法能夠制備大面積、高質(zhì)量的新型二維層狀CuInP₂S₆納米片和微米片，所述方法制備工藝簡單，操作便捷且成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無機(jī)半導(dǎo)體材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種二維層狀CuInP₂S₆半導(dǎo)體材料及其制備方法。

背景技術(shù)

二維層狀半導(dǎo)體材料因其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)近期在國際社會上受到廣泛的關(guān)注，這類材料在達(dá)到原子級超薄厚度的同時(shí)保持自身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和特性的物理化學(xué)性質(zhì)。與超大的塊體材料相比，這些超薄半導(dǎo)體材料在光電子器件、邏輯器件、以及清潔能源儲存和轉(zhuǎn)化領(lǐng)域展現(xiàn)了眾多的優(yōu)勢，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。作為一種新穎的層狀半導(dǎo)體材料，過渡金屬硫代磷酸鹽(MPX₃)引起了國內(nèi)外科學(xué)家的興趣，其中包括M^ⅡPX₃(M^Ⅱ＝Mn、Ni、Co和Fe)和M^ⅠM^ⅢP₂X₆(M^Ⅰ＝Cu和Ag，M^Ⅲ＝Cr、In和Bi)型結(jié)構(gòu)。由于其化學(xué)多樣性和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，這類材料常表現(xiàn)出特殊的物理化學(xué)性質(zhì)。但是，目前該類材料的生長主要是采用相應(yīng)原子比的單質(zhì)金屬、磷粉和硫粉的混合物通過化學(xué)氣相傳輸(CVT)方法得到的，這種方法非常耗時(shí)耗能，一般生長時(shí)間要達(dá)十天以上，所需要的反應(yīng)溫度也高達(dá)600℃，而最終得到的是塊體材料。因此，該類材料納米結(jié)構(gòu)的制備是目前所面臨的主要挑戰(zhàn)。為了滿足大量應(yīng)用需求，制備具有高質(zhì)量大面積二維MPX₃、M^ⅠM^ⅢP₂X₆納米材料是亟待解決的難題。

二維層狀CuInP₂S₆半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)是由共價(jià)鍵連接的P₂S₆單元組成的雙錐體，Cu、In和P-P二聚體交替排列成三角形位于雙錐體內(nèi)，層間是以范德華爾茲力堆垛而成。這種材料具有良好的光吸收性質(zhì)，其半導(dǎo)體帶隙寬度基本不隨原子層厚度的遞減而變化，但是帶隙寬度隨溫度的增加而減小。截至目前，合成具有少原子層厚度的CuInP₂S₆納米片是亟待攻克的一大難題。因此，開發(fā)一種高效可行的CuInP₂S₆納米片生長方法具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種二維層狀CuInP₂S₆半導(dǎo)體材料的制備方法，本發(fā)明提供的制備方法能夠制備大面積、高質(zhì)量的新型二維層狀CuInP₂S₆納米片和微米片半導(dǎo)體材料，所述方法制備工藝簡單，操作便捷且成本低。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種二維層狀CuInP₂S₆半導(dǎo)體材料的制備方法，包括：

1)由溶劑熱合成CuInS_x納米晶，在碳布纖維表面負(fù)載所述CuInS_x納米晶；