[发明专利]一种硫硒化亚锡二维半导体材料及其制备方法

说明书

本申请属于半导体材料技术领域，具体涉及一种硫硒化亚锡二维半导体材料及其制备方法。本发明所提供的制备方法包括：a)将硫化亚锡粉末和硒化亚锡粉末混匀，得到混合粉末；将混合粉末置于第一衬底的一端，然后将第二衬底水平放置于第一衬底上，混合粉末夹在第一衬底和第二衬底之间，形成一反应体系；b)将反应体系置于石英载体上，然后将石英载体防止在石英管的加热部，封闭石英管；c)将石英管靠近混合粉体的一端通入惰性气体，同时在石英管的另一端抽真空使其维持在预置真空度内；然后，加热石英管的加热部，自然冷却，即得。由其制得的硫硒化亚锡二维半导体材料在保留单一材料优良的光电特性的同时，还具有单一材料所不具有的能带调控优点。

技术领域

本发明属于半导体材料技术领域，具体涉及一种硫硒化亚锡二维半导体材料及其制备方法。

背景技术

自石墨烯的发现以来，基于二维半导体材料的研究已成为材料科学与凝聚态物理学领域最热点的科研前沿之一。

二维半导体材料的制备是对其进行后续物性表征与光电特性研究的重要前提与基础，寻找一种对二维半导体材料规模化可控制备的方法极其重要。二维半导体硫化亚锡拥有近红外波段的带隙宽度，其直接带隙和间接带隙分别为1.56eV和1.50eV,此能带宽度正是太阳能电池光伏材料最理想的带宽大小，因此二维硫化亚锡是制备太阳能光伏电池、超灵敏光电器件的理想材料；同时，与其拥有类似元素组成的二维半导体硒化亚锡也具有同样的作为光伏电池和光电器件的理想核心材料的优势。

硫化亚锡和硒化亚锡为常规的二维半导体材料，硫化亚锡半导体和硒化亚锡半导体在光电子器件、光伏发电等方面的性能优异，然而其作为单一材料，其能带宽度已为一固定值，无法对其进行能带调控，由其制备的光电器件难以对不同波长的光响应进行控制，限制了这两种材料的应用范围。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种硫硒化亚锡二维半导体材料及其制备方法，其具体技术方案如下：

一种硫硒化亚锡二维半导体材料的制备方法，包括：

a)将硫化亚锡粉末和硒化亚锡粉末均匀混合，得到混合粉末；将所述混合粉末置于第一衬底的一端，然后将第二衬底反转水平放置于所述第一衬底上方，所述混合粉末夹在所述第一衬底和第二衬底之间，形成一反应体系；

b)将所述反应体系置于石英载体上，然后将所述石英载体放置在石英管的加热部，封闭石英管；

c)将所述石英管靠近所述混合粉体的一端通入惰性气体，同时在石英管的另一端抽真空使其维持在预置真空度内；然后，加热所述石英管的加热部，自然冷却，即得。

优选地，步骤a)所述硫化亚锡粉末和硒化亚锡粉末混合摩尔比为(0.1～1):(0.1～1)。

优选地，步骤a)所述第一衬底和第二衬底的材料相同，为氧化硅、硅片、氧化硅-硅片复合材料、云母材料或蓝宝石材料。

优选地，步骤a)所述第一衬底和第二衬底的厚度为10nm～350nm。

优选地，步骤a)所述第一衬底和第二衬底之间的缝隙宽度为200um～700um。

优选地，步骤c)所述惰性气体为氮气或氩气，其流量为2sccm～4sccm；

所述真空度为6torr～14torr。

优选地，步骤c)所述加热的温度为750℃～850℃？，加热时间为3min～10min。

优选地，所述硫硒化亚锡二维半导体材料附着于所述第二衬底与所述第一衬底相对的一侧。

本发明还提供了一种由上述制备方法制得的硫硒化亚锡二维半导体材料，其为四边形二维单晶材料；