一種硫化亞錫納米片的制備方法及基于其制備的光電探測器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及新能源材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種硫化亞錫納米片的制備方法及基于其制備的光電探測器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，層狀納米材料石墨烯的發(fā)現(xiàn)，使得二維層狀納米材料得到人們的廣泛關(guān)注和研究。而作為二維層狀半導(dǎo)體材料的代表，層狀金屬硫族化合物因其具有獨(dú)特的性質(zhì)結(jié)構(gòu)，在光電子器件，光伏產(chǎn)業(yè)，催化，能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)化等方面具有非常廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]硫化亞錫作為層狀金屬硫化物中的重要的一員，是一種空穴型的具有斜方晶系的層狀半導(dǎo)體化合物，層與層之間通過相對較弱的范德華力相結(jié)合，其具有光學(xué)直接帶隙1.2-1.5eV和間接帶隙1.0-1.2eV。由于硫化亞錫具有較窄的帶隙，含量豐富，價(jià)格低和無毒性等優(yōu)點(diǎn)，硫化亞錫被廣泛應(yīng)用于太陽能電池，光電探測，氣敏，超級電容器和鋰離子電池等領(lǐng)域?，F(xiàn)如今制備硫化亞錫的方法很多，如水熱-溶劑熱方法，濺射法，化學(xué)氣相沉積法等。但是缺少簡單制備高質(zhì)量的硫化亞錫納米片的方法。雖然J.Ahn等人在NANO LETTER上發(fā)表的 “Deterministic Two-Dimens1nal Polymorphism Growth of Hexagonaln-TypeSnS2and Orthorhombic p-Type SnS Crystals，2015,15,3703-3708，”論文中利用化學(xué)氣相沉積的方法制備出了高質(zhì)量的硫化亞錫納米片，但是該制備方法過程復(fù)雜，而且用到易燃易爆的氫氣作為還原氣體，操作危險(xiǎn)性高。
[0004]因此，在紅外探測器方面急需利用簡單方法制備高質(zhì)量的硫化亞錫納米片，并利用該納米片制備具有良好光電響應(yīng)的光電探測器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有研究中的不足，本發(fā)明的主要目的是提供一種利用簡單的物理氣相沉積方法制備了尚質(zhì)量的硫化亞錫納米片的方法，并且在該尚質(zhì)量硫化亞錫納米片的基礎(chǔ)上制備了相應(yīng)的光電探測器，并經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試發(fā)現(xiàn)該光電探測器對紅外光具有非常好的光電響應(yīng)，非常有利于商業(yè)化的推廣應(yīng)用。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開的技術(shù)方案是:一種硫化亞錫納米片的制備方法，所述制備方法包括如下步驟:
[0007]步驟1、將硫化亞錫粉末置于干凈的石英舟中，將清洗干凈的Si02/Si基底水平放置在石英舟的正上方。然后將石英舟放置在石英管加熱區(qū)的中間位置，封閉石英管；
[0008]步驟2、向石英管中通入惰性氣體并持續(xù)10-30min以便將石英管中的空氣排凈；
[0009]步驟3、將石英管加熱升至700_750°C;升溫過程中調(diào)小惰性氣體的氣流量；
[0010]步驟4、將石英管在溫度為700-720°C的高溫區(qū)保溫6-12min，然后讓其自然降溫；
[0011]步驟5、待石英管自然降溫到560-600°C后，將石英管整體推出管式爐外迅速降溫；
[0012]步驟6、待石英管溫度降至室溫時(shí)，打開石英管取出樣品，樣品制備完成，得到硫化亞錫納米片。
[0013]優(yōu)選的，步驟I中所述Si02/Si基底的清洗操作是:首先將Si02/Si基底在H2SO^H2O2按3: (1-1.5)的比例配成的混合液中浸泡l-2h，然后用去離子水、丙酮、酒精、去離子水依次超聲清洗，最終獲得干凈的Si02/Si基底。
[0014]優(yōu)選的，步驟2中通入的惰性氣體的流量在270-300sccm之間。
[0015]優(yōu)選的，步驟3中所述的升溫過程中調(diào)小惰性氣體的氣流量，具體操作是:當(dāng)石英管加熱至380-400°C時(shí)，將氣流量調(diào)小至18-22sccm;當(dāng)石英管加熱至580-610°C時(shí)，將氣流量調(diào)小至4_6sccm。
[0016]優(yōu)選的，步驟2中通入的惰性氣體為氬氣或者氮?dú)狻?br>[0017]本發(fā)明還公開了一種根據(jù)上述的硫化亞錫納米片制備的光電器件，將硫化亞錫納米片利用光刻等技術(shù)制備成光電器件，并利用CHI 660D電化學(xué)工作站等測試光電器件對紅外光的光響應(yīng)。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)和文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)為:本發(fā)明方法采用的是簡易的高溫管式爐，生產(chǎn)成本低廉，而且實(shí)驗(yàn)制備過程中采用的氣體為惰性的氬氣或者氮?dú)猓啾扔谄渌夹g(shù)或者文獻(xiàn)中報(bào)導(dǎo)的應(yīng)用氫氣等易燃易爆性氣體具有較高的操作安全性。而且獲得的硫化亞錫納米片具有結(jié)晶質(zhì)量高，尺度大等優(yōu)點(diǎn)；而且制作的光電器件對紅外光具有非常好的響應(yīng)。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明利用簡單的物理氣相沉積方法制備了高質(zhì)量的硫化亞錫納米片的方法，并且在該高質(zhì)量硫化亞錫納米片的基礎(chǔ)上制備了相應(yīng)的光電探測器，并經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試發(fā)現(xiàn)該光電探測器對紅外光具有非常好的光電響應(yīng)，非常有利于商業(yè)化的推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0020]圖1是實(shí)施例1中制備的硫化亞錫納米片的光學(xué)顯微鏡圖；
[0021 ]圖2是實(shí)施例1中制備的硫化亞錫納米片的Raman圖；
[0022]圖3是實(shí)施例1中制作的器件的紅外光(638nm)響應(yīng)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0024]請參考附圖1-3，本發(fā)明實(shí)施例包括:
[0025]實(shí)施例1:一種硫化亞錫納米片的制備方法，具體包括如下步驟:
[0026]步驟1:首先將Si02/Si基底在H2SO4 = H2O2按3:1的比例配成的混合液中浸泡lh，然后一次用去離子水、丙酮、酒精、去離子水超聲清洗，獲得干凈的Si02/Si基底。然后將0.02g硫化亞錫粉末置于干凈的石英舟中，將清洗干凈的Si02/Si基底水平放置在石英舟的正上方；將石英舟放置在石英管加熱區(qū)的中間位置，封閉石英管；
[0027]步驟2:向石英管中通入惰性氣體氬氣或者氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，通入的氣流量為300sccm，并持續(xù)通氣20分鐘將石英管中的空氣完全排出；
[0028]步驟3:加熱石英管:將石英管加熱升溫，并且在升溫過程中，當(dāng)溫度升至400°C時(shí)，將氣流量調(diào)小至20sCCm;當(dāng)溫度升至600°C時(shí)，再次將氣流量調(diào)小至5sCCm;最終使石英管升溫至720°C ；
[0029]步驟4:將石英管在720°C保溫10分鐘，使其反應(yīng)完全在基底上沉積出納米片;然后讓其自然降溫。
[0030]步驟5:石英管自然降溫到600°C后，迅速將石英管整體推出管式爐外降溫；
[0031]步驟6:待石英管溫度降至室溫時(shí)，打開石英管取出樣品，樣品制備完成。
[0032]該實(shí)施例中制備的硫化亞錫納米片的光學(xué)顯微鏡圖見圖1;該實(shí)施例中制備的硫化亞錫納米片的Raman圖見圖2。
[0033]實(shí)施例2:—種由硫化亞錫納米片制備的光電器件，將實(shí)施例1制備的硫化亞錫納