本發(fā)明屬于二維非層狀材料和光電材料，尤其涉及二維超薄非層狀材料β-bi2o3的表面鈍化輔助生長(zhǎng)方法和在光電領(lǐng)域中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，二維材料以其優(yōu)異的性能和廣闊的應(yīng)用前景，在電子學(xué)、光電子學(xué)、能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域受到越來(lái)越多的關(guān)注。其中，二維非層狀材料具有豐富的表面懸空鍵和高活性表面，展現(xiàn)出優(yōu)越的性能，是二維層狀材料必不可少的擴(kuò)展和補(bǔ)充。首先，超薄厚度賦予二維非層狀材料優(yōu)異的光學(xué)透明度，顯著的靈活性和機(jī)械強(qiáng)度，使其有望成為制造柔性器件的候選者。此外，超薄非層狀材料具有可調(diào)諧的帶隙和增強(qiáng)的導(dǎo)電性，以及超高的比表面積，促進(jìn)了它們?cè)诟咝阅茈娮雍凸怆娮宇I(lǐng)域的應(yīng)用。因此，二維超薄非層狀材料的合成具有重要的基礎(chǔ)研究和實(shí)用技術(shù)意義。

2、目前，研究人員也開發(fā)了一些合成二維非層狀材料的方法，例如鹽輔助化學(xué)氣相沉積法和空間限域法，盡管在這一領(lǐng)域已經(jīng)取得了重大進(jìn)展，但在平衡非層狀材料的超薄厚度和擴(kuò)展的晶體尺寸方面以及其他二維非層狀材料的合成方面仍然存在挑戰(zhàn)。這主要是由于非層狀材料在各個(gè)方向上具有本征的各向同性化學(xué)鍵，使其二維各向異性生長(zhǎng)非常具有挑戰(zhàn)性，進(jìn)而也限制了對(duì)其性能和器件集成的探索。

3、因此，亟需一種新的生長(zhǎng)方法來(lái)促進(jìn)非層狀材料的超薄生長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)超薄和大尺寸非層狀材料的合成。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了二維超薄非層狀材料β-bi2o3的表面鈍化輔助生長(zhǎng)方法和在光電領(lǐng)域中的應(yīng)用。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了二維超薄非層狀材料β-bi2o3的表面鈍化輔助生長(zhǎng)方法，包括以下步驟：以bi2o3為前驅(qū)體，以bi2se3為輔助劑，經(jīng)氣相沉積，得到二維超薄非層狀材料β-bi2o3。

4、優(yōu)選的，所述bi2o3和bi2se3的質(zhì)量比為2:1。

5、優(yōu)選的，所述氣相沉積包括以下步驟：將bi2o3和bi2se3分別置于管式爐的熱源中心和上游，將氟金云母置于bi2o3的正上方，然后升溫至生長(zhǎng)溫度進(jìn)行晶體生長(zhǎng)，隨后降溫至室溫，得到所述二維超薄非層狀材料β-bi2o3。

6、優(yōu)選的，所述氟金云母和bi2o3的距離為4mm。

7、優(yōu)選的，所述氟金云母在使用前還包括前處理的步驟；所述前處理的方法：將氟金云母進(jìn)行剝離，以新鮮解離的面作為晶體生長(zhǎng)面。

8、優(yōu)選的，所述生長(zhǎng)溫度為680-750℃。

9、優(yōu)選的，所述晶體生長(zhǎng)的時(shí)間為20-60min。

10、本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述二維超薄非層狀材料β-bi2o3的表面鈍化輔助生長(zhǎng)方法得到的二維超薄非層狀材料β-bi2o3。

11、優(yōu)選的，所述二維超薄非層狀材料β-bi2o3的最薄厚度為0.77nm，最大橫向尺寸為163μm。

12、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述二維超薄非層狀材料β-bi2o3在光電領(lǐng)域中的應(yīng)用。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：

14、1.本發(fā)明采用bi2se3作為輔助劑，其在高溫下?lián)]發(fā)的se原子可以和β-bi2o3薄片表面不飽和的bi原子鍵合，進(jìn)而鈍化了β-bi2o3的表面，抑制了其在垂直方向的生長(zhǎng)，促進(jìn)了橫向生長(zhǎng)，因而有利于獲得超薄大尺寸非層狀β-bi2o3晶體。

15、2.本發(fā)明提供的制備方法高效便捷，裝置簡(jiǎn)單，無(wú)需對(duì)傳統(tǒng)cvd系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)和改造，只需在生長(zhǎng)過(guò)程中加入bi2se3片作為輔助劑即可獲得超薄大尺寸非層狀β-bi2o3晶體。

16、3.本發(fā)明提供的制備方法可控性高，能夠很好的解決非層狀材料厚度不可控的問(wèn)題，有利于獲得具有超薄厚度和較大橫向尺寸的非層狀材料，為基于非層狀β-bi2o3晶體的高性能器件應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

技術(shù)特征：

1.二維超薄非層狀材料β-bi2o3的表面鈍化輔助生長(zhǎng)方法，其特征在于，包括以下步驟：以bi2o3為前驅(qū)體，以bi2se3為輔助劑，經(jīng)氣相沉積，得到二維超薄非層狀材料β-bi2o3。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維超薄非層狀材料β-bi2o3的表面鈍化輔助生長(zhǎng)方法，其特征在于，所述bi2o3和bi2se3的質(zhì)量比為2:1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維超薄非層狀材料β-bi2o3的表面鈍化輔助生長(zhǎng)方法，其特征在于，所述氣相沉積包括以下步驟：將bi2o3和bi2se3分別置于管式爐的熱源中心和上游，將氟金云母置于bi2o3的正上方，然后升溫至生長(zhǎng)溫度進(jìn)行晶體生長(zhǎng)，隨后降溫至室溫，得到所述二維超薄非層狀材料β-bi2o3。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維超薄非層狀材料β-bi2o3的表面鈍化輔助生長(zhǎng)方法，其特征在于，所述氟金云母和bi2o3的距離為4mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維超薄非層狀材料β-bi2o3的表面鈍化輔助生長(zhǎng)方法，其特征在于，所述氟金云母在使用前還包括前處理的步驟；所述前處理的方法為：將氟金云母進(jìn)行剝離，以新鮮解離的面作為晶體生長(zhǎng)面。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維超薄非層狀材料β-bi2o3的表面鈍化輔助生長(zhǎng)方法，其特征在于，所述生長(zhǎng)溫度為680-750℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維超薄非層狀材料β-bi2o3的表面鈍化輔助生長(zhǎng)方法，其特征在于，所述晶體生長(zhǎng)的時(shí)間為20-60min。

8.一種權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述二維超薄非層狀材料β-bi2o3的表面鈍化輔助生長(zhǎng)方法得到的二維超薄非層狀材料β-bi2o3。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的二維超薄非層狀材料β-bi2o3，其特征在于，所述二維超薄非層狀材料β-bi2o3的最薄厚度為0.77nm，最大橫向尺寸為163μm。

10.權(quán)利要求8～9任一項(xiàng)所述二維超薄非層狀材料β-bi2o3在光電領(lǐng)域中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了二維超薄非層狀材料β?Bi<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;的表面鈍化輔助生長(zhǎng)方法和在光電領(lǐng)域中的應(yīng)用，屬于二維非層狀材料和光電材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以Bi<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;為前驅(qū)體，以Bi<subgt;2</subgt;Se<subgt;3</subgt;為輔助劑，Bi<subgt;2</subgt;Se<subgt;3</subgt;在高溫下?lián)]發(fā)的Se原子可以和β?Bi<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;薄片表面不飽和的Bi原子鍵合，進(jìn)而鈍化了β?Bi<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;的表面，抑制了其在垂直方向的生長(zhǎng)，促進(jìn)了橫向生長(zhǎng)，因而有利于獲得超薄大尺寸非層狀β?Bi<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;晶體。本發(fā)明提供的制備方法可控性高，能夠很好的解決非層狀材料厚度不可控的問(wèn)題，有利于獲得具有超薄厚度和較大橫向尺寸的非層狀材料。

技術(shù)研發(fā)人員：耿德超,郭洋,張晴
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10