一种碲掺杂的二维硒氧化铋及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于二维半导体材料制备领域，具体涉及一种碲掺杂的二维硒氧化铋及其制备方法与应用

【技术实现步骤摘要】
一种碲掺杂的二维硒氧化铋及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于二维半导体材料制备领域，具体涉及一种碲掺杂的二维硒氧化铋及其制备方法与应用
。

技术介绍

[0002]二维材料在广义上的定义是指在三维空间中，电子只能够在由两个小于
100nm
的维度构成的平面内自由运动的材料
。
二维材料具有层与层之间仅依靠一种极弱的范德华键耦合的结构特点，其性质可以随着二维材料的层数的减少而产生由间接带隙到直接带隙的变化
。
此外，二维材料还具有理想的载流子迁移速率以及强烈的光
‑
物质耦合作用等独特的物理特性和光学特性，在众多的材料体系中表现出巨大的优势和运用潜力，受到了广泛运用
。
但是，像例如石墨烯的零带隙限制
、
黑磷在空气中的稳定性差以及六方氮化硼的带隙大而绝缘等天然缺点，使得这些二维材料在光电探测器件上的运用受到极大的限制
。
[0003]二维硒氧化铋
(Bi2O2Se)
具有环境稳定和高的电子迁移率等特性，使得其在光电探测器上的运用具有巨大的优势
。
通过掺杂其他元素进入本征半导体材料，能够极大地改善半导体材料的物理特性
。
然而，由于二维
Bi2O2Se
稳定的晶体结构，很难用普通的方法实现对其元素的掺杂，因此，能够制备出形状规则
(
规则四边形
)、
尺寸适中
(
边长大于
>40
μ
m)、
厚度适中且均匀
(
厚度为
10
～
40nm)
的掺杂型二维
Bi2O2Se
对于
Bi2O2Se
的应用具有很大的意义
。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足和缺点，本专利技术的首要目的在于提供一种碲掺杂的二维硒氧化铋
(Te
‑
Bi2O2Se)
的制备方法
。
[0005]本专利技术的第二个目的在于提供上述制备方法制备得到的碲掺杂的二维硒氧化铋，该二维硒氧化铋尺寸适中
、
厚度均匀
、
形状规则，是一种良好的半导体材料
。
[0006]本专利技术的再一目的在于提供上述碲掺杂的二维硒氧化铋在二维半导体材料中的应用
。
[0007]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0008]一种碲掺杂的二维硒氧化铋的制备方法，包含如下步骤：
[0009](1)
以硒化铋
(Bi2Se3)
和氧化铋
(Bi2O3)
作为反应源，以碲
(Te)
作为掺杂源，以氟金云母片作为生长衬底；然后将
Bi2Se3、Bi2O3、Te
和氟金云母片依次放置在石英舟上；
[0010](2)
将步骤
(1)
中放置有
Bi2Se3、Bi2O3、Te
和氟金云母片的石英舟放置在管式炉的中心恒温区，其中，
Bi2O3在加热源正中心；
[0011](3)
打开管式炉的进气阀与出气阀，向管式炉的炉管通入气体以排尽空气杂质，其中，
Bi2Se3处于气流的上游，氟金云母片处于气流的下游；
[0012](4)
开启管式炉的加热源，以
20℃/min
的加热速率匀速升温至
700℃
，升温过程中气体流速为
20
～
40sccm
；然后
700℃
保温处理
30min
，保温过程中气体流速为
95
～
105sccm
；保温结束即开始降温，降温过程中，气体流速为
20
～
40sccm
；待管式炉温度降至
90
～
100℃
时关闭气流；得到碲掺杂的二维硒氧化铋
(Te
‑
Bi2O2Se)
；
[0013]步骤
(1)
中所述的
Bi2Se3和
Bi2O3的质量比优选为
1:2
；
[0014]步骤
(1)
所述的
Te
的用量优选为
Bi2Se3质量的5％；
[0015]步骤
(1)
中所述的
Bi2Se3的质量为
0.2g
，
Bi2O3的质量为
0.4g
，
Te
的质量为
10mg
；
[0016]步骤
(1)
中所述的氟金云母片的规格优选为
10mm
×
10mm
；
[0017]步骤
(1)
所述的
Bi2Se3和
Bi2O3之间的距离优选为
1cm
；
[0018]步骤
(1)
所述的
Bi2O3和
Te
之间的距离优选为
1cm
；
[0019]步骤
(1)
所述的
Te
与生长衬底氟金云母片之间的距离为
12cm
；
[0020]步骤
(2)
所述的管式炉的两端优选各塞上棉花，以防止管式炉石英管中的样品源被吹到通气管道而被堵塞；
[0021]步骤
(3)、(4)
所述的气体优选为氮气；
[0022]步骤
(3)
中所述的气体的流速优选为
120sccm
，通入时间优选为
10min
；
[0023]一种碲掺杂的二维硒氧化铋，通过上述制备方法制备得到；
[0024]所述的碲掺杂的二维硒氧化铋在半导体材料领域中的应用：
[0025]所述的半导体材料优选为二维半导体光电探测器；
[0026]本专利技术的原理：
[0027]本专利技术以硒化铋
(Bi2Se3)
和氧化铋
(Bi2O3)
作为反应源，以少量碲
(Te)
作为掺杂源，以氟金云母作为生长衬底，利用管式炉设备，利用单向气流的化学气相沉积法在氟金云母片上沉积得到碲掺杂的二维硒氧化铋
(Te
‑
Bi2O2Se)。
其中，可通过调节载气的流速
、
原料的反应温度和反应时间以及反应原料和氟金云母片生长衬底之间的距离等参数来控制目标物
Te
‑
Bi2O2Se
的尺寸大小及厚度
。
本专利技术制得的
Te
‑
Bi2O2Se
的外形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种碲掺杂的二维硒氧化铋的制备方法，其特征在于包含如下步骤：
(1)
以
Bi2Se3和
Bi2O3作为反应源，以
Te
作为掺杂源，以氟金云母片作为生长衬底；然后将
Bi2Se3、Bi2O3、Te
和氟金云母片依次放置在石英舟上；
(2)
将步骤
(1)
中放置有
Bi2Se3、Bi2O3、Te
和氟金云母片的石英舟放置在管式炉的中心恒温区，其中，
Bi2O3在加热源正中心；
(3)
打开管式炉的进气阀与出气阀，向管式炉的炉管通入气体以排尽空气杂质，其中，
Bi2Se3处于气流的上游，氟金云母片处于气流的下游；
(4)
开启管式炉的加热源，以
20℃/min
的加热速率匀速升温至
700℃
，升温过程中气体流速为
20
～
40sccm
；然后
700℃
保温处理
30min
，保温过程中气体流速为
95
～
105sccm
；保温结束即开始降温，降温过程中，气体流速为
20
～
40sccm
；待管式炉温度降至
90
～
100℃
时关闭气流；得到碲掺杂的二维硒氧化铋
。2.
根据权利要求1所述的碲掺杂的二维硒氧化铋的制备方法，其特征在于：步骤
(1)
中所述的
Bi2Se3和
Bi2O3的质量比...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑照强，邱展雄，招瑜，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：