[发明专利]一种硒化锗复合材料的光电器件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种硒化锗复合材料的光电器件及其制备方法，该方法包括：制备硒化锗纳米片悬浮液；将制得的纳米片悬浮液通过电泳沉积到ITO基板上形成硒化锗膜；将经过电泳沉积处理的ITO基板进行干燥处理；将经过干燥处理的ITO基板通过离子层连续吸附反应依次在镉离子的前驱体溶液和硫离子或硒离子的前驱体溶液吸附4～8min，交替循环吸附3～10次，在硒化锗膜上形成硫化镉膜或硒化镉膜；将经过离子吸附处理的ITO基板进行干燥处理，即得硒化锗复合材料的光电器件。本发明通过电泳沉积法和离子层连续吸附反应法制备出高光响应特性的硒化锗复合材料光电器件。该方法操作简单，易于控制，实验环境要求低，有利于工业化推广。

技术领域

本发明涉及光电器件制备技术领域，特别地，涉及一种硒化锗复合材料的光电器件及其制备方法。

背景技术

自2004年石墨烯被发现以来，由于其独特的电子、光学和力学性能使得类似于石墨烯的二维层状材料得到了发展和应用。近年来，二维过渡金属硫族化合物因其优异的电子迁移率、合适的带隙、高吸收系数和优异的光电性能而引起了人们的广泛关注。作为一种典型二维纳米材料，GeSe是一种P型半导体，带隙在1.1eV～1.2eV范围内，与单个太阳光谱重合，同时在可见光范围内具有高吸收系数约为105cm^-1和优异的电子迁移率以及大的比表面积，使其在传感、通信和光谱学等许多领域具有广泛的应用前景。

由于其光生电子-空穴对易复合、有限的光响应等问题严重地限制了其应用，构筑一种复合材料可以有效改善GeSe层光生电子-空穴对易复合、光响应较低的问题。

因此，寻求高效的GeSe复合材料来提高光响应特性是光电器件制备发展的重要方向。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供了一种硒化锗复合材料的光电器件制备方法，通过电泳沉积法和离子层连续吸附反应法可以制备出高光响应特性的硒化锗复合材料光电器件。该方法操作简单，易于控制，实验环境要求低，有利于工业化推广。

为实现上述目的，本发明提供了一种硒化锗复合材料的光电器件的制备方法，包括以下步骤：

1)制备硒化锗纳米片悬浮液；

2)将步骤1)制得的硒化锗纳米片悬浮液通过电泳沉积到ITO基板上，形成GeSe膜；

3)将经过步骤2)电泳沉积处理的ITO基板进行干燥处理；

4)将经过步骤3)干燥处理的ITO基板通过离子层连续吸附反应依次在镉离子的前驱体溶液和硫离子或硒离子的前驱体溶液中分别吸附4～8min，交替循环吸附3～10次，在GeSe膜上形成CdS膜或CdSe膜，GeSe膜与CdS膜之间含有GeSe/CdS的范德华异质结，GeSe膜与CdSe膜之间含有GeSe/CdSe的范德华异质结；

5)将经过步骤4)处理的ITO基板进行干燥处理，即得所述硒化锗复合材料的光电器件。

进一步的，步骤1)中制备硒化锗纳米片悬浮液具体为：将二维硒化锗纳米片分散至无水乙醇和去离子水的混合液中制备得到硒化锗纳米片悬浮液；其中，无水乙醇和去离子水的体积比为：1/3～3。

进一步的，所述二维硒化锗纳米片采用超声辅助液相剥离法制得，具体为：将GeSe块体加入以丙酮和酒精溶液制成的剥离介质中依次进行超声和离心处理，将离心后的产物洗涤干燥，即得到硒化锗纳米片。

进一步的，步骤1)中制得的硒化锗纳米片悬浮液的质量浓度为0.5～5mg/mL。

进一步的，步骤2)中，电泳沉积过程中采用不锈钢片接直流电源的负极，ITO接直流电源的正极，两电极之间的电压为10～50V，间距为0.5～2cm，沉积的时间为15～60min。

进一步的，步骤3)和步骤5)中的干燥处理均为在50～70℃下干燥6～12小时。