[发明专利]拓扑绝缘体柔性透明导电材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种制备拓扑绝缘体薄膜或纳米材料的方法，为如下方法a或b；

所述方法a包括如下步骤：

1）将基底进行图案化；

2）将拓扑绝缘体置于气体流向的中部，步骤1）所得基底置于气体流向的下方，向所述反应器中通入载气进行沉积，沉积完毕后停止所述载气的通入，降温至室温，在所述基底表面得到所述拓扑绝缘体薄膜；

所述方法b包括如下步骤：

3）将基底进行功能化修饰；

4）将拓扑绝缘体置于气体流向的中部，步骤3）所得基底置于气体流向的下方，向所述反应器中通入载气进行沉积，沉积完毕后停止所述载气的通入，降温至室温，在所述基底表面得到所述拓扑绝缘体纳米材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1）和步骤3）中，构成所述基底的材料选自云母、本征Si(111)、本征Si(100)、SiO₂/Si、GaAs(111)B、SiC(0001)、CdS(0001)、Al₂O₃(a-plane)和SrTiO₃(111)中的至少一种；

所述云母具体为氟金云母或白云母；

所述氟金云母的化学式为KMg₃(AlSi₃0₁₀)F₂；

所述步骤1）图案化的方法为等离子体刻蚀或紫外光刻；图案化步骤中，所用掩膜为铜网或聚甲基丙烯酸甲脂；

所述聚甲基丙烯酸甲脂薄膜的厚度为5μm-30μm，具体为15μm；

所述等离子体刻蚀方法中，等离子体气氛为空气，输入功率为50-90W，具体为90W；刻蚀时间为10-20min，具体为15min；

所述基底的厚度为20μm-80μm，具体为30μm；

所述步骤3）功能化修饰的方法包括如下步骤：将多聚-L-赖氨酸水溶液与含有Au纳米粒子的溶胶混匀后涂覆在所述基底上，晾干而得；

其中，所述多聚-L-赖氨酸水溶液中，多聚赖氨酸和水的用量比为0.1g：1000mL；

所述Au纳米粒子的粒径为10nm-50nm，具体为20nm；

所述含有Au纳米粒子的溶胶的制备方法包括如下步骤：将HAuCl水溶液与柠檬酸三钠水溶液混匀煮沸15min-30min，冷却后加入分散剂碳酸钾水溶液而得。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述步骤2）和4）中，所述拓扑绝缘体选自Bi₂Se₃、Bi₂Te₃、Sb₂Te₃、Ag₂Te、(Bi_xSb_1-x)₂Te₃和Bi₂(Se_xTe_1-x)₃中的至少一种；

所述(Bi_xSb_1-x)₂Te₃和Bi₂(Se_xTe_1-x)₃中，0＜x＜1，x具体为0.5。

4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于：所述步骤2）和4）中，载气选自氩气或氢气；

所述沉积为物理气相沉积法或化学气相沉积法；

所述物理气相沉积法中，载气的流量为100sccm-300sccm，具体为200sccm；

沉积的温度为400℃-600℃，具体为450℃-490℃；

沉积的压强为20torr-100torr，具体为30torr-50torr；

所述化学气相沉积法中，载气的流量为100sccm-300sccm，具体为120sccm-150sccm；

沉积的温度为400℃-600℃，具体为450℃-490℃；

沉积的压强为20torr-100torr，具体为30torr-50torr。

5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于：所述步骤2）和4）物理气相沉积法中，沉积的时间为10min-40min；

化学气相沉积法中，沉积的时间为2h-8h，具体为6h。