【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及低维材料的生长及制备领域，尤其涉及基于物理气相沉积和分子束外延的一维与二维碲纳米结构的可控制备方法。
技术介绍
0、技术背景
1、ⅵ族碲(te)属于硫族元素家族，具有p型窄带隙(0.33ev)半导体行为。碲具有半导体、光导、热电、拓扑、声光等优异性能，在电子、传感器、光电子和能源器件等领域具有广阔的应用前景。碲也是许多功能材料(如碲化物)的重要组成部分，用于许多社会普及的技术，如光伏，热电器件，红外成像等。
2、碲的低维材料具有不同于块体的新奇特性。对于纳米线，带隙预计将超过1ev，对于单原子链，带隙将达到1.51ev。碲纳米线的载流能力超过了大多数半导体纳米线，高达1.5×108a/cm2。碲纳米棒的手性外形为研究手性诱导的自旋选择性和手性相关的非线性电响应提供了理想的平台。随着超薄层状材料的出现，碲的二维纳米结构(纳米片、薄膜)被发现可以克服其他二维材料的基本限制，如石墨烯的零带隙，mos2的低电荷载流子迁移率和黑磷的环境不稳定性。另一方面，二维碲纳米结构具有优异的光电导性、热电性和压电性等性质，使其成为现代技术应用的一个有趣的候选者。
3、块体碲具有三角晶格，每个碲原子与最近相邻的两个碲原子以共价键合，并以此为基础形成独特的手性链结构，进而形成三角形螺旋结构晶体。在范德华力的作用下，碲原子螺旋链以六边形阵列堆叠在一起。由于体碲的准一维螺旋链结构，在热力学稳定时，碲倾向于形成一维结构。与石墨烯、黑磷以传统过渡金属硫化物等范德华层状材料不同，相邻碲链之间较强的相互作用致使二维碲
4、选择碲的低维材料为研究对象，我们考虑到材料本身的结构特性，采用物理气相沉积和分子束外延的自下而上途径制备材料，在si(111)、云母、sio2等多种衬底表面，仅通过调整生长时的衬底温度这一动力学因素实现一维与二维碲纳米结构的生长。本专利技术获得的一维纳米线长度较大，一维纳米棒具有手性外形，二维纳米片和薄膜具有高质量、大面积等优点。
技术实现思路
1、本专利技术提供了基于物理气相沉积和分子束外延生长一维与二维碲纳米结构的方法。以颗粒状单质碲为前驱体，采用物理气相沉积法和分子束外延法，在特定温度的多种衬底表面上沉积碲原子，最终可以获得一维的碲纳米线与纳米棒、二维的碲纳米片和薄膜。在生长过程中，若衬底清洗不干净、物理气相沉积中碲源温度和衬底温度过低或过高、衬底距离碲源过远或过近、分子束外延沉积时衬底温度过高或过低，均无法获得高质量的低维碲。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一维与二维碲纳米结构的自下而上式可控制备方法，具体步骤如下：
4、步骤1，si(111)、云母、sio2切割成1×1cm2的表面用作衬底，对si(111)、云母、sio2衬底依次使用异丙醇、无水乙醇、去离子水各自超声清洗三分钟，去除表面的杂质，得到洁净的si(111)、云母、sio2衬底；
5、步骤2，以颗粒状单质碲为前驱体，在洁净的si(111)、云母衬底上通过物理气相沉积法沉积碲原子，衬底温度设置为543k、573k或633k时得到的产物分别是一维碲纳米线、一维碲纳米棒和二维碲纳米片。以颗粒状单质碲为前驱体，在洁净的sio2衬底上通过分子束外延法沉积碲原子，衬底温度设置为120k或400k得到的产物分别是二维碲薄膜和一维碲纳米线。
6、优选地，步骤1中，超声清洗过程中，依次使用异丙醇、无水乙醇、去离子水超声清洗，每次超声清洗需维持3min，确保衬底表面洁净；
7、优选地，步骤2中，使用物理气相沉积法时，碲源蒸发温度为693k；
8、优选地，步骤2中，使用物理气相沉积法时，衬底位于碲源下游7cm处；
9、优选地，步骤2中，使用物理气相沉积法时，沉积过程中衬底温度应保持在543k、573k或633k；
10、优选地，步骤2中，使用分子束外延法时，碲源蒸发温度为500k；
11、优选地，步骤2中，使用分子束外延法时，沉积过程中衬底温度应保持在120k或400k。
12、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
13、(1)本专利技术通过调节生长时的衬底温度，可控制合成碲的维度。
14、(2)本专利技术制得的的一维纳米线长度较大，一维纳米棒具有手性外形，二维纳米片和薄膜具有高质量、大面积等优点。
15、(3)本专利技术在si(111)、云母、sio2等多种衬底上均可实现碲的低维结构的可控制备。
16、(4)本专利技术制备过程简单，无有害物质产生，易于制备，生产效率高，适合大规模制备。
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1.一维与二维碲纳米结构的自下而上式可控制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，超声清洗过程中，依次使用异丙醇、无水乙醇、去离子水超声清洗，每次超声清洗需维持3min，确保衬底表面洁净。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，使用物理气相沉积法时，碲源蒸发温度为693K。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，使用物理气相沉积法时，衬底位于碲源下游7cm处。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，使用物理气相沉积法时，沉积过程中衬底温度应保持在543K、573K或633K。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，使用分子束外延法时，碲源蒸发温度为500K。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，使用分子束外延法时，沉积过程中衬底温度应保持在120K或400K。
【技术特征摘要】
1.一维与二维碲纳米结构的自下而上式可控制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，超声清洗过程中，依次使用异丙醇、无水乙醇、去离子水超声清洗，每次超声清洗需维持3min，确保衬底表面洁净。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，使用物理气相沉积法时，碲源蒸发温度为693k。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，使用...
【专利技术属性】
技术研发人员：李桃桃，牛天超，陈苗根，周苗，郑毅，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：
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