一种半导体多孔薄膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及传感器薄膜技术领域，尤其涉及一种半导体多孔薄膜及其制备方法与应用，本发明专利技术通过制备具有胶体尺寸的SnS2纳米片，然后与有机溶剂混匀得到SnS2胶体溶液，利用喷涂

【技术实现步骤摘要】
一种半导体多孔薄膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及传感器薄膜
，尤其涉及一种半导体多孔薄膜及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]金属硫属化合物因具有合适的带隙和自然界丰富的储量，引起了人们的广泛研究。比如，SnS2就是一种典型的金属硫属化合物，带隙为2.2
‑
2.6eV，是典型的间接带隙n型半导体，在催化、储能、光电探测及气体传感等方面展现了潜在的应用价值。
[0003]然而，高效、便捷的制备大面积、高质量及厚度可控的金属硫属化合物薄膜仍然具有非常大的挑战性。目前，用于制备此类薄膜的方法有机械剥离、化学气相沉积、原子层沉积、化学浴沉积或者旋涂法；但是，采用此类方法制备大面积、高质量及厚度可控的金属硫属化合物薄膜仍存在以下局限性：效率低下、要求高真空度、薄膜面积有限或者需要特殊的基底并且工艺复杂，成本高昂且难以实现工业级大面积、批量化生产等。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种半导体多孔薄膜及其制备方法与应用，旨在解决现有制备金属硫属化合物的方法存在效率低下，且难以大面积制备的问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种半导体多孔薄膜的制备方法，包括步骤：
[0008]将SnS2前驱体溶液在预定温度下反应预定时间，得到SnS2纳米片；
[0009]将所述SnS2纳米片分散于有机溶剂中，得到SnS2胶体溶液；
[0010]将所述SnS2胶体溶液注入喷枪中，通过所述喷枪将所述SnS2胶体溶液喷涂在持续加热的基底上，得到SnS2半导体多孔薄膜。
[0011]所述的半导体多孔薄膜的制备方法，其中，所述SnS2前驱体溶液的制备包括步骤：将锡盐与硫的前驱体加入水中，得到SnS2前驱体溶液。
[0012]所述的半导体多孔薄膜的制备方法，其中，所述锡盐选自四氯化锡、氯化亚锡、硫酸亚锡中的一种；所述硫的前驱体选自硫代乙酰胺、硫脲、硫代硫酸钠中的一种。
[0013]所述的半导体多孔薄膜的制备方法，其中，所述锡盐和所述硫的前驱体的摩尔比为(1:4)
‑
(1:6)。
[0014]所述的半导体多孔薄膜的制备方法，其中，所述预定温度为160
‑
200℃，所述预定时间为12
‑
48h。
[0015]所述的半导体多孔薄膜的制备方法，其中，所述SnS2前驱体溶液中，所述锡盐的浓度为0.05
‑
0.1mol/L，所述硫的前驱体的浓度为0.1
‑
0.5mol/L。
[0016]所述的半导体多孔薄膜的制备方法，其中，所述喷枪的喷枪口直径为0.2
‑
0.3mm；
所述喷枪的喷涂气体为氩气；所述喷枪的喷涂压力为0.1
‑
0.2MPa。
[0017]所述的半导体多孔薄膜的制备方法，其中，所述通过喷枪将所述SnS2胶体溶液喷涂在持续加热的基底上的步骤，包括：
[0018]将基底置于60
‑
80℃的加热台上持续加热，然后通过喷枪将所述SnS2胶体溶液喷涂在所述基底上；
[0019]所述喷枪的喷枪口与所述基底的距离为8
‑
12厘米；所述SnS2半导体多孔薄膜的厚度为50
‑
2000nm。
[0020]一种利用上述的半导体多孔薄膜的制备方法制得的半导体多孔薄膜。
[0021]一种半导体多孔薄膜的应用，将所述半导体多孔薄膜用于气体传感器中。
[0022]有益效果：本专利技术提供一种半导体多孔薄膜及其制备方法与应用，该制备方法包括步骤：将SnS2前驱体溶液在预定温度下反应预定时间，得到SnS2纳米片；将所述SnS2纳米片分散于有机溶剂中，得到SnS2胶体溶液；将所述SnS2胶体溶液注入喷枪中，通过所述喷枪将所述SnS2胶体溶液喷涂在持续加热的基底上，制得半导体多孔薄膜。本专利技术通过制备具有胶体尺寸的SnS2纳米片，然后与有机溶剂混匀得到SnS2胶体溶液，利用喷涂
‑
加热辅助组装成膜的方式，一步制备了大面积多孔SnS2半导体薄膜于任意基底上，并可用于气体传感器；由于该半导体多孔薄膜由超薄的纳米片组成，具有大量的气敏活性位点，且该薄膜连续且致密，薄膜表面因为喷涂过程中溶剂的挥发，产生少量纳米级孔道，兼具优良的电荷传输能力和更高的气体传质能力，所述将该薄膜用于气体传感器，具有优异的气体传感性能。同时该制备方法简单、高效、环保，可实现连续的大面积薄膜生产，甚至工业化级的薄膜制备。
附图说明
[0023]图1为本专利技术一种半导体多孔薄膜制备方法的工艺流程示意图；
[0024]图2为本专利技术一种半导体多孔薄膜制备方法的工艺示意图；
[0025]图3为本专利技术中半导体多孔薄膜的SEM图，其中(a)为SnS2半导体多孔薄膜的SEM正面图，(b)为SnS2半导体多孔薄膜的SEM侧面图；
[0026]图4为本专利技术实施例2所制备的SnS2多孔薄膜基气体传感器的NO2响应
‑
恢复曲线图。
具体实施方式
[0027]本专利技术提供一种半导体多孔薄膜及其制备方法与应用，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0028]在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
[0029]应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步
骤、操作、元件、组件和/或它们的组。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
[0030]本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0031]请参考图1
‑
2，本专利技术提供一种半导体多孔薄膜的制备方法，包括步骤：
[0032]步骤S10：将SnS2前驱体溶液在预定温度下反应预定时间，得到SnS2纳米片；
[0033]步骤S20：将所述SnS2纳米片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体多孔薄膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：将SnS2前驱体溶液在预定温度下反应预定时间，得到SnS2纳米片；将所述SnS2纳米片分散于有机溶剂中，得到SnS2胶体溶液；将所述SnS2胶体溶液注入喷枪中，通过所述喷枪将所述SnS2胶体溶液喷涂在持续加热的基底上，得到SnS2半导体多孔薄膜。2.根据权利要求1所述的半导体多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述SnS2前驱体溶液的制备包括步骤：将锡盐与硫的前驱体加入水中，得到SnS2前驱体溶液。3.根据权利要求2所述的半导体多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述锡盐选自四氯化锡、氯化亚锡、硫酸亚锡中的一种；所述硫的前驱体选自硫代乙酰胺、硫脲、硫代硫酸钠中的一种。4.根据权利要求2所述的半导体多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述锡盐和所述硫的前驱体的摩尔比为(1:4)
‑
(1:6)。5.根据权利要求1所述的半导体多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述预定温度为160
‑
200℃，所述预定时间为12
‑
48h。6.根据权利要求2所述的半导体多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述SnS2前...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文华，徐强，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：