[发明专利]铋碲硫半导体、制备方法及光电器件

权利要求书

1.一种铋碲硫半导体，其特征在于，所述铋碲硫半导体为晶体，所述铋碲硫半导体的化学结构式为Bi_xTe_yS_z，其中，1≤x≤2，0＜y≤3，0＜z≤3。

2.根据权利要求1所述的铋碲硫半导体，其特征在于，在Bi_xTe_yS_z中，x＝2，0＜y≤3，0＜z≤3。

3.根据权利要求2所述的铋碲硫半导体，其特征在于，在Bi_xTe_yS_z中，x＝2；y＝0.6；z＝2.4。

4.一种铋碲硫半导体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供铋粉、碲粉和硫粉；

采用化学气相输运或水热-溶剂热合成直接生长铋碲硫半导体；或采用化学气相沉积、物理气相沉积、金属有机源化学气相沉积直接在绝缘衬底上生长铋碲硫半导体。

5.根据权利要求4所述的铋碲硫半导体的制备方法，其特征在于，所述采用化学气相输运直接生长所述铋碲硫半导体的步骤包括：

所述铋粉、所述碲粉、所述硫粉和输送介质混合密闭在石英管中，所述石英管内为真空氛围；

所述石英管放置于双温区管式炉中，将第一温区设定为540～580℃，第二温区的温度设定为480～520℃，保持1～7天；然后以0.6～1.0℃/min的速率冷却至200～300℃，再自然冷却；其中，所述第一温区和所述第二温区的温差为50～100℃；

所述石英管的温度达到室温时取出样品，得到铋碲硫半导体。

6.根据权利要求5所述的铋碲硫半导体的制备方法，其特征在于，所述石英管放入所述双温区管式炉中，以10℃/min的升温速率，将所述第一温区升温至560℃，所述第二温区升温至500℃，保持4天；然后，以0.8℃/min的速率降温300℃，再自然冷却。

7.根据权利要求4所述的铋碲硫半导体的制备方法，其特征在于，所述采用化学气相沉积直接在绝缘衬底上生长所述铋碲硫半导体的步骤包括：

所述铋粉、所述碲粉和所述硫粉置于管式炉的气流方向的上端；

所述绝缘衬底置于所述管式炉的气流方向的下端；

在保护气体的氛围下，将所述管式炉以10～30℃/min的速率升温至540～580℃，并保持5～20分钟进行化学气相沉积，得到铋碲硫半导体。

8.根据权利要求7所述的铋碲硫半导体的制备方法，其特征在于，所述管式炉通氩气，以20℃/min的速率升温至560℃，并在此温度保持10分钟。

9.根据权利要求7所述的铋碲硫半导体的制备方法，其特征在于，所述输送介质为碘单质。

10.一种光电器件，其特征在于，包括衬底和设置于所述衬底的半导体材料，所述半导体材料为权利要求1～3中任一项所述的铋碲硫半导体或权利要求4～9中任一项制备方法制得的铋碲硫半导体。