片的透射電子顯微鏡低分辨率圖像，插圖為電子衍射花樣；
[0025]圖6為銅鋅錫硫納米片的透射電子顯微鏡高分辨率圖像及對應(yīng)的晶面間距測量。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1、圖2所示，將FT0玻璃切割成5cmX2.5cm的規(guī)格(由瓷舟大小和反應(yīng)釜內(nèi)膽大小所決定，保證能夠放入反應(yīng)釜內(nèi)膽的同時(shí)不影響反應(yīng))，在其與瓷舟之間墊上兩條細(xì)窄玻璃條，細(xì)窄玻璃條的長X寬X高為30mmX 3mmX 2mm。
[0027]對FTO玻璃必須進(jìn)行事先清洗，先采用洗衣粉初步清洗，然后用去離子水沖洗后放置在去離子水中超聲lOmin。
[0028]FTO玻璃的尺寸以及其和瓷舟之間是否有空隙是關(guān)鍵因素，為了能夠讓硫蒸氣能夠輕易地進(jìn)入瓷舟與難擴(kuò)散的氯化亞銅蒸氣接觸進(jìn)行反應(yīng)，所以基底不能完全蓋住瓷舟，所以在中間放置細(xì)窄的玻璃條，一是為了留有一定的縫隙便于硫蒸氣進(jìn)入，二是支撐起基底的作用。
[0029]硫粉使用量為1.0g，氯化亞銅使用量為1.0g，分別放入兩個(gè)瓷舟。當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件(管式爐規(guī)格，瓷舟形狀和容量)改變的時(shí)候應(yīng)作相應(yīng)的變化。當(dāng)前使用的管式爐規(guī)格為80mm管徑，爐腔接近40cm。使用氬氣作為清洗氣體。
[0030]將盛放有原料的兩瓷舟同時(shí)置于真空管式爐內(nèi)；將裝有氯化亞銅的瓷舟放置在真空石英管式爐的爐腔中央位置，按照圖2所示，該瓷舟上面橫向平行放置兩根細(xì)窄玻璃條，兩根細(xì)窄玻璃條上面放置清洗干凈的FT0玻璃作為基底，基底生長面朝下。
[0031]將裝有硫粉的瓷舟放在真空石英管式爐中靠近進(jìn)氣口的位置，爐腔內(nèi)部溫度最高的部分是中央，這樣放置使得在達(dá)到反應(yīng)溫度前硫蒸發(fā)不至于太快，從而保證在反應(yīng)階段有充足的硫源，更快的升溫速度更有利于反應(yīng)的順利進(jìn)行。
[0032]真空石英管式爐的兩端用爐塞堵住以保證溫度均勻。
[0033]將真空管式爐抽成真空的狀態(tài)，期間使用氬氣沖洗三次，設(shè)置溫度為300°C，升溫速率是10°C /min，保溫40分鐘后隨爐冷；在反應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)應(yīng)保持足夠的真空度，始終使用真空栗維持真空度-lOlkPa，這樣使得氯化亞銅能夠更容易蒸發(fā)，確保反應(yīng)順利進(jìn)行。
[0034]反應(yīng)結(jié)束后，將放置在氯化亞銅瓷舟上方的FT0玻璃取出，其生長面已經(jīng)沉積有藍(lán)黑色的CuS納米片陣列；再將FT0玻璃放置于反應(yīng)釜內(nèi)膽中，生長面朝下，并加入配置好的反應(yīng)液，蓋好內(nèi)膽蓋后將其放置到反應(yīng)爸鋼套內(nèi)；所述反應(yīng)液是將70mg 二水合醋酸鋅Zn (CH3C00)2.2H20和70mg 二水合氯化錫SnCl2.2H20，溶解于40mL的三甘醇中。
[0035]再將反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，設(shè)定溫度205°C，保溫40h ;反應(yīng)結(jié)束后取出，用乙醇沖洗干凈，制得銅鋅錫硫納米片陣列。
[0036]圖3所示為第一步反應(yīng)結(jié)束后得到的硫化銅納米片陣列的掃描電子顯微鏡圖像，單片尺寸達(dá)到了 20微米。
[0037]圖4為經(jīng)過溶劑熱反應(yīng)后的銅鋅錫硫的納米片陣列的掃描電子顯微鏡圖像，雖然片出現(xiàn)皺褶，但依然維持了陣列的結(jié)構(gòu)。
[0038]圖5為產(chǎn)物銅鋅錫硫單片的透射電子顯微鏡低分辨率圖像，右上角為電子衍射花樣，分析花樣可以確定為純凈的單晶銅鋅錫硫納米片，從只有一套衍射斑點(diǎn)可以體現(xiàn)其單晶特點(diǎn)。
[0039]圖6為產(chǎn)物銅鋅錫硫單片的透射電子顯微鏡高分辨率圖像，對其進(jìn)行晶面間距測量可以得到三個(gè)方向的晶面間距一致均為0.19nm，確定暴露晶面為(112)晶面。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種兩步法合成銅鋅錫硫納米片陣列的方法，具有如下步驟: (1)以FTO玻璃作為生長基底，將其清洗后烘干，備用； (2)使用兩瓷舟分別盛放反應(yīng)原料硫粉和氯化亞銅，硫粉和氯化亞銅的質(zhì)量比為1:1 ; (3)將盛放有原料的兩瓷舟同時(shí)置于真空管式爐內(nèi)；將裝有氯化亞銅的瓷舟放置在真空石英管式爐的爐腔中央位置，該瓷舟上面橫向平行放置兩根細(xì)窄玻璃條，兩根細(xì)窄玻璃條上面放置清洗干凈的FTO玻璃作為基底，基底生長面朝下；將裝有硫粉的瓷舟放在真空石英管式爐中靠近進(jìn)氣口的位置，真空石英管式爐的兩端用爐塞堵住以保證溫度均勻； (4)將真空管式爐抽成高真空狀態(tài)-lOlkPa，期間使用氬氣沖洗三次，設(shè)置溫度為300°C，升溫速度約為10°C /min，保溫40分鐘后隨爐冷，期間真空栗持續(xù)工作； (5)反應(yīng)結(jié)束后，將放置在氯化亞銅瓷舟上方已經(jīng)沉積有藍(lán)黑色硫化銅納米片陣列的基底取出，將其放置于反應(yīng)釜內(nèi)膽中，生長有硫化銅的那一面朝下，并加入配置好的反應(yīng)液，蓋好內(nèi)膽蓋后將其放置到反應(yīng)釜鋼套內(nèi)；所述反應(yīng)液是將二水合醋酸鋅Zn(CH3C00)2.2H20和二水合氯化錫SnCl2.2H20溶解于三甘醇中，溶質(zhì)質(zhì)量比為1: 1，每種溶質(zhì)濃度為1.75g/L0 (6)將反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，設(shè)定溫度205°C，保溫40h;反應(yīng)結(jié)束后取出，用乙醇沖洗干凈，制得銅鋅錫硫納米片陣列。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩步法合成銅鋅錫硫納米片陣列的方法，其特征在于，所述步驟(1)對FT0玻璃進(jìn)行清洗的方法為，先采用洗衣粉初步清洗，然后用去離子水沖洗后放置在去離子水中超聲lOmin。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩步法合成銅鋅錫硫納米片陣列的方法，其特征在于，所述步驟(1)的FT0玻璃規(guī)格為2.5cmX5.0cm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩步法合成銅鋅錫硫納米片陣列的方法，其特征在于，所述步驟(2)的瓷舟在使用前必須清洗干凈。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩步法合成銅鋅錫硫納米片陣列的方法，其特征在于，所述步驟(3)的細(xì)窄玻璃條的長X寬X高為30mmX3mmX2mmo
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種兩步法合成銅鋅錫硫納米片陣列的方法，以FTO玻璃為基底，使用兩瓷舟分別盛放硫粉和氯化亞銅，再將兩瓷舟置于真空管式爐內(nèi)，抽成高真空狀態(tài)-101kPa，用氬氣沖洗三次，設(shè)置300℃；反應(yīng)結(jié)束后將基底取出，置于反應(yīng)釜內(nèi)膽中，并加入反應(yīng)液(二水合醋酸鋅和二水合氯化錫溶解于三甘醇中，溶質(zhì)質(zhì)量比為1:1，每種溶質(zhì)濃度為1.75g/L)，再將其置于反應(yīng)釜鋼套內(nèi)；將反應(yīng)釜置于恒溫箱內(nèi)，設(shè)定205℃，保溫40h；反應(yīng)后用乙醇沖洗干凈，制得銅鋅錫硫納米片陣列。本發(fā)明將原有的制備氯化亞銅薄膜和后續(xù)的硫化工藝整合為一步，克服了產(chǎn)物易脫落的問題，提高了可重復(fù)性，減少了工序周期，片陣列中單片可達(dá)20微米，實(shí)現(xiàn)了對片尺寸的控制，是成功的合成方法的改進(jìn)。
【IPC分類】C03C17/34
【公開號】CN105384357
【申請?zhí)枴緾N201510696948
【發(fā)明人】周雨竹, 凌濤, 杜希文
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年10月23日