[发明专利]二维硒氧化铋晶体及近红外光电探测器件

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种二维硒氧化铋晶体及近红外光电探测器件。

背景技术

硒氧化铋(Bi₂O₂Se)是一种传统的热电材料，属于四方晶系(Z＝2)，由(Bi₂O₂)_n层和Se_n交替连接构成而具有二维层状晶体结构。硒氧化铋单晶块材的电学输运研究表明，其具有较高迁移率(高于300cm²V^-1s^-1)。

光电探测器是一种将光信号转换为电信号的器件。一般是基于光电导或光伏的转换机制。主要参数有：光响应度、外量子效率、探测率、响应时间等。尽管在整个光电子领域，硅基的集成化传感器与探测器已相当成熟，但将光波长延伸至近红外二区仍然是一个具有诱惑性与挑战性课题。这一波长的使用需要研发新的探测器，二维硒氧化铋合适的带隙决定了其可以应用于此波长的探测传感。

截止目前，还没有利用二维硒氧化铋制备近红外光电器件的相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种二维硒氧化铋晶体及近红外光电探测器件。

本发明提供的制备二维硒氧化铋晶体的方法，包括如下步骤：

以Bi₂O₃粉末和Bi₂Se₃块体为原料，在基底上进行化学气相沉积，沉积完毕得到所述二维硒氧化铋晶体。

上述方法中，所述基底为云母；化学式为KMg₃(AlSi₃O₁₀)F₂。

所述Bi₂O₃粉末的粒径为10-50微米，具体可为30微米；

所述Bi₂Se₃块体中，最长边的长度为1-5厘米；

所述Bi₂O₃粉末与Bi₂Se₃块体的摩尔比为1～3：1。

所述化学气相沉积步骤中，载气为惰性气体或氩气；

体系压强为50-400torr，具体可为200torr；

沉积温度为570-680℃，具体可为630℃；

沉积时间为5-60分钟，具体可为20分钟或35分钟。

所述方法还包括如下步骤：在所述化学气相沉积步骤之后，将体系自然降温至室温。

另外，按照上述方法制备得到的二维硒氧化铋晶体及该二维硒氧化铋晶体在制备光电探测器件、光电显示器件和/或光电成像器件中的应用以及含有二维硒氧化铋晶体的光电探测器件、光电显示器件和/或光电成像器件，以及该二维硒氧化铋晶体在光电探测、光电显示和/或光电成像中的应用也属于本发明的保护范围。

具体的，所述光电探测器件为近红外光电探测器件；

所述光电显示器件为近红外光电显示器件；

所述光电成像器件为近红外光电成像器件；

所述光电探测为近红外光电探测；

所述光电显示为近红外光电显示；

所述光电成像为近红外光电成像；

上述二维硒氧化铋晶体在制备光电探测器件、光电显示器件和/或光电成像器件的步骤包括如下步骤：将所述二维硒氧化铋晶体进行等离子体轰击和刻蚀的步骤。

具体的，所述等离子体轰击步骤中，所用等离子体为氧等离子体；

所述等离子体的流量为10-20sccm，具体可为15sccm；

轰击功率为30-60W，具体可为45W；

轰击时间为5s-20s。

所述刻蚀可为化学刻蚀；

所用刻蚀剂具体为由双氧水、浓硫酸和水组成的混合液或由体积比为1：2：4的双氧水、浓硫酸和水组成的混合液；

所述双氧水的质量百分浓度具体可为30％；

所述浓硫酸的质量百分浓度具体可为98％；

刻蚀的时间为5-30秒。

更具体的，在所述等离子体轰击步骤之前，还可包括将二维硒氧化铋晶体进行曝光和显影的步骤；所述曝光和显影的步骤均可按照各种常规方法进行，如可按照如下步骤进行：