[发明专利]一种Bi2

说明书

本发明公开了一种Bi₂S₃‑HfS₂范德瓦尔斯异质结薄膜的制备方法，包括：步骤一：准备第一燃烧管，取HfCl₄粉末置于温区二中心下游方向，取硫粉置于温区二中心上游方向，取基底置于温区一中心处；步骤二：对第一燃烧管密封并进行真空处理后，通过进气口向第一燃烧管内通入惰性气体和还原性气体后，对第一燃烧管的各温度区进行加热，制备得到HfS₂薄膜；步骤三：准备第二燃烧管，取Bi₂O₃粉末置于温区三中心处，取硫粉置于温区四中心上游方向，将步骤二制得的HfS₂薄膜作为新基底置于温区三中心下游方向；步骤四，对第二燃烧管密封并进行真空处理后，向第二燃烧管内通入惰性气体后，对第一燃烧管的各温度区进行加热，得到Bi₂S₃‑HfS₂范德瓦尔斯异质结薄膜。

技术领域

本发明属于二维异质结薄膜材料制备技术领域，具体涉及一种 Bi₂S₃-HfS₂范德瓦尔斯异质结薄膜的制备装置及方法。

背景技术

Bi₂S₃是典型的二维半导体材料，由于具有热电性能、催化性能、光电性能、红外波段的强吸收和较强荧光发射、非线性光学响应等，广泛的用于光电转换器、热电冷却、光电二极管阵列、光伏材料、近红外荧光材料、饱和吸收材料与反饱和吸收材料中，但其载流子迁移率较低和非线性响应较弱不利于Bi₂S₃的发展。HfS₂也是一种典型的二维半导体材料，具有层状结构，具有较高的载流子迁移率、高开关比、强吸收等特点，广泛用于晶体管、光伏器件等，但其电子-空穴对分离效率不是很高，不利于HfS₂的发展。因此，综合两种材料特殊的光电性质，展现出更加优异的强吸收、高载流子迁移率、高光催化率等物理特性是十分迫切的。

目前基于化学气相沉积法，可以通过转移的手段将两种二维材料简单地堆叠在一起，形成范德瓦尔斯异质结薄膜，该方法采用的装置结构复杂，不易操作且不易于观察范德瓦尔斯异质结的形成过程，并且采用该方法制备的范德瓦尔斯异质结结构不稳定，很容易脱落变为两种二维材料，以及薄膜均匀度较差，因此在光电器件应用中的线性吸收系数、非线性吸收系数和非线性折射率等的测试可靠度较差。

发明内容

针对现有制备技术的缺陷和不足，本发明的目的是提供了一种 Bi₂S₃-HfS₂范德瓦尔斯异质结薄膜的制备装置，解决现有的装置结构复杂，不易操作且不易于观察范德瓦尔斯异质结的形成过程的问题，本发明还提供一种Bi₂S₃-HfS₂范德瓦尔斯异质结薄膜的制备方法，解决了现有技术中化学气相沉积法制得的范德瓦尔斯异质结均匀度较差且结构不稳定，很容易脱落变为两种二维材料，以及薄膜均匀度较差，因此在光电器件应用中的线性吸收系数、非线性吸收系数和非线性折射率等的测试可靠度较差的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种Bi₂S₃-HfS₂范德瓦尔斯异质结薄膜的制备装置，该装置包括第一燃烧管与第二燃烧管，所述第一燃烧管包括第一进气口与第一出气口，所述第一燃烧管中靠近第一出气口的一端设有温区一，靠近第一进气口的一端设有温区二，所述第一进气口方向为上游方向，第一出气口方向为下游方向；所述第一燃烧管包括第二进气口与第二出气口，所述第二燃烧管中靠近第二出气口的一端设有温区三，靠近第二进气口的一端设有温区四，所述第二进气口方向为上游方向，第二出气口方向为下游方向。

所述第一燃烧管(1)与第二燃烧管(2)均为石英管。