[发明专利]一种多层纳米片-纳米棒异质结结构及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种多层纳米片—纳米棒异质结结构及其制备方法和应用，本发明在氩气氛围下，将PVP加入到油相体系有机胺中制备混合液；加热除杂后，将溶解在正十二硫醇中的碲源注入混合液中进行反应，再将溶解在甲苯中的锑源迅速注入到混合液中，继续反应，制备得到Te‑Sbsubgt;2/subgt;Tesubgt;3/subgt;多层纳米片—纳米棒异质结结构。此过程采用两步注入法，简单方便无需其余操作。与现有技术相比，本发明中以油相为体系合成方法工艺简单、反应能耗低以及可重复性好，同时避免了反应过程中水合肼的使用。且本发明首次将合成的Te‑Sbsubgt;2/subgt;Tesubgt;3/subgt;多层纳米片—纳米棒异质结结构进行了光电性能测试，结果表明该材料在光电探测领域具有很大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及半导体材料领域，属于无机化合物纳米材料，尤其涉及一种温和液相尤指油相体系下合成出狼牙棒状Te-Sb₂Te₃多层纳米片-纳米棒异质结结构的方法和应用。

背景技术

碲化锑基纳米材料是一类重要的无机半导体纳米材料，由于具有优异的光吸收系数和光电响应特性、较高的载流子迁移率以及可调节禁带宽度，使得其在红外光电探测器、热电转换和太阳能电池等领域表现出极大的应用前景。

现有合成方案中，关于Te-Sb₂Te₃多层纳米片—纳米棒异质结结构的合成报道较少，所报道的合成方法中有电沉积法以及水热法。此类合成方法往往需要较高的反应温度、较长时间的热过程，大大增加了生产成本，而且制备过程中材料所生长的形貌不均一，不利于针对性研究其结构与性能之间的关系。目前仅有报道的液相合成方法中采用的均是水相体系，依赖于水合肼作为还原剂且反应时间较长能耗较高，合成出的样品生长不均匀导致形貌不可控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多层纳米片-纳米棒异质结结构及其制备方法，是在温和油相体系下、低成本、且不引入具有危险性的强还原剂水合肼的制备方法，制备狼牙棒状Te-Sb₂Te₃多层纳米片-纳米棒异质结结构。

本发明还有一个目的在于提供一种多层纳米片-纳米棒异质结结构的应用，用于光电探测领域。

本发明具体技术方案如下：

一种多层纳米片-纳米棒异质结结构的制备方法，包括以下步骤：

1)碲源硫醇溶液加入到热的表面活性剂油性溶液中，反应；

2)再加入锑源溶液，反应，得到Te-Sb₂Te₃多层纳米片-纳米棒异质结结构。

所述锑源溶液中的锑源、碲源硫醇溶液中的碲源及表面活性剂油性溶液中的表面活性剂的用量比为0.025～0.125mmol：0.15mmol：0.1～0.3g；

所述表面活性剂油性溶液、碲源硫醇溶液、锑源溶液的体积比为10～15：1～2：0.3-0.5。

步骤1)使用的碲源硫醇溶液温度为常温，25℃；

步骤1)中，所述碲源硫醇溶液的溶剂为正十二硫醇，同时起到表面活性剂和还原剂的作用，所述碲源硫醇溶液浓度为0.012-0.25M；所述碲源为二氧化碲；

步骤1)中，所述表面活性剂油性溶液的溶剂为有机胺，所述有机胺为油胺、油胺、十八胺或十六胺中的一种或多种；

所述表面活性剂油性溶液的浓度为0.006-0.030g/mL；

步骤1)中，所述热的表面活性剂油性溶液，温度为170～210℃；

步骤1)中，所述反应是指：在170～210℃反应55-65min；

步骤2)锑源溶液温度为常温，25℃；