[发明专利]一种实现Bi2

说明书

本发明属于Bisubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;Se二维功能材料的生长工艺技术领域，具体涉及一种实现Bisubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;Se微米梯台的化学气相沉积的制备方法，本发发明突破了现在基底及制备工艺生长Bisubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;Se的局限性，选用具有较大晶格差异的(0001)取向Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;基片作为衬底，综合控制气体流速、前驱物‑基片的间距、沉积气压、成核时间和温度以及生长时间和温度等参数，结合高温扩散成核、低温结晶生长的制备技术，实现了形状和尺寸可控的Bisubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;Se微米梯台的制备。该方法能够通过综合调控生长条件，获得平面生长、倾斜生长的Bisubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;Se微米梯台，横向尺寸从几微米到几十微米可控。本发明具有参数控制简便，重复性高，无毒害废气排放的优点。

技术领域

本发明属于Bi₂O₂Se二维功能材料的生长工艺技术领域，具体涉及一种实现Bi₂O₂Se微米梯台的化学气相沉积的制备方法。

背景技术

作为一种新兴的二维功能材料，Bi₂O₂Se具有超高的载流子迁移率、低热导率、一定的带隙宽度、优异的空气稳定性等优点，且具有超宽带光响应，在紫外、红外直至太赫兹波范围均有较强的响应。因此，Bi₂O₂Se在热电、电子、光电等领域极具潜力。目前，Bi₂O₂Se的生长主要是通过化学气相沉积法，在结构相似的云母衬底上进行生长，所生长的二维Bi₂O₂Se主要呈现出厚度从几纳米到几十纳米的正方形或矩形纳米片结构。例如，有研究制备得到了平面正方形生长的Bi₂O₂Se，厚度可达双层；也有研究通过温度调控制备得到了倾斜生长的Bi₂O₂Se，样品的形态主要表现为矩形纳米片，厚度多为几十纳米。在Bi₂O₂Se的化学气相沉积制备中，由于前驱物的蒸汽在云母衬底上具有良好的扩散性，同时由于二维Bi₂O₂Se与云母衬底的晶格匹配度较高，因而所制备的纳米片结构几乎没有失配应变和内应力。而对于功能材料而言，材料的微结构以及应力加载对其功能特性具有十分显著的调控性。制备不同形貌的低维微结构并引入可控的应力加载，往往能够极大地提升功能材料的功能特性。有研究发现，应变会使Bi₂O₂Se的拉曼峰发生偏移，尤其是当施加压力为2.8GPa时，Bi₂O₂Se的E_g¹峰会突然出现，且随着压力的增加，E_g¹峰与A_1g峰均会发生蓝移。这表明应变对Bi₂O₂Se声子、能带结构及载流子迁移率等均会产生一定影响。

当前，Bi₂O₂Se主要以低维纳米片结构的形式存在。但对于这种结构的纳米片而言，由于其本身无内应力，通常需要将其转移到柔性基底(如PDMS)上，再利用力加载平台进行压缩或拉伸来施加应力。而在施加应力的过程中，一方面会对样品造成一定程度的破坏；另一方面利用这种方法施加应力纳米片中的应变很难产生且存在一定的随机性，重复性较差，致使外部应力加载难以实现。同时，目前尚未有技术能够制备得到具有可控内应力的低维Bi₂O₂Se结构，尤其是理论上可进行梯度应力加载的梯台微结构。因此，有必要开发一种新的制备方法，实现具有可控应力加载的Bi₂O₂Se低维梯台结构的生长，从而能够有效地调控Bi₂O₂Se的功能特性。

发明内容