一种二维三硫化二铟耦合碲量子点复合材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于光探测技术领域，更具体地，涉及一种二维三硫化二铟耦合碲量子点复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

物理气相沉积法：采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。化学气相沉积(cvd)：是指化学气体或蒸汽在基质表面反应合成涂层或纳米材料的方法，是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大范围的绝缘材料，大多数金属材料和金属合金材料。从理论上来说，它是很简单的:两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后他们相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到晶片表面上。

in2s3存在三种不同的结晶结构：α-in2s3，β-in2s3和γ-in2s3。其中，β-in2s3为带隙为1.9～2.0ev的n型半导体，在室温下稳定。最重要的是，由于in和s原子之间的失配，β-in2s3是典型的天然缺陷晶体，其在可见光的光探测性能优异。目前，对于二维三硫化二铟的研究较少，对于二维材料的研究大多集中在过渡金属硫化物。这些材料一般是层状二维材料。而硫化铟是典型的非层状二维材料。其天生的缺陷结构使其具有良好的宽谱响应，在其上耦合量子点更能促生协同效应。目前，国内外尚未有成功将二维三硫化铟耦合碲量子点，本次发明工艺简单快速，零维-二维结构的耦合能产生电荷转移，产生优良的光探测性能。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明的目的在于提出一种二维三硫化二铟耦合碲量子点复合材料。

本发明另一目的在于提供了上述二维三硫化二铟耦合碲量子点复合材料的制备方法。

本发明再一目的在于提供了上述二维三硫化二铟耦合碲量子点复合材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种二维三硫化二铟耦合碲量子点复合材料，所述二维三硫化二铟上耦合碲量子点是将云母片平放在三硫化二铟粉末的上方，然后放置在管式炉中间；在氩气气氛下，温升温至900～980℃并保温，自然冷却，在云母片上制得二维三硫化二铟单晶；将带着二维三硫化二铟单晶的云母片放置于匀胶机上，在云母片上旋涂碲量子点制得。

优选地，所述三硫化二铟粉末和碲量子点的质量比为1：(10～100)。

优选地，所述保温的时间为10～20min。

所述的二维三硫化二铟耦合碲量子点复合材料的制备方法，包括如下具体步骤：

s1.将三硫化二铟粉末放置在干净的石英舟上，将清洗的云母片平放在石英舟的上方，然后将石英舟放置在管式炉中间；

s2.完全打开管式炉的进气阀与出气阀，打开氮气瓶，调节气体流量计气流量为500～600sccm，向管式炉的石英管通入氮气，排尽空气杂质；

s3.打开管式炉，从室温升至500～550℃时将气流减少至10～20sccm，继续升温至900～980℃保温后自然冷却，在云母片上制得二维三硫化二铟单晶；

s4.将带着二维三硫化二铟的云母片放置于匀胶机上，在云母片上旋涂碲量子点，制得二维三硫化二铟耦合碲量子点。

优选地，步骤s1中所述清洗的云母片是将云母片依次放进丙酮、无水乙醇和去离子水中进行超声处理，然后再用去离子水冲洗，最后用氮气快速吹干得到。

更为优选地，步骤s1中所述超声的时间为5～30min。

优选地，步骤s2中所述通入氮气的时间为30～60min。

优选地，步骤s3中所述保温的时间为10～20min。

优选地，步骤s4中所述旋涂的参数为：转速：2000～3500r/s，保持时间：60～120s。

所述的二维三硫化二铟耦合碲量子点复合材料在光探测领域中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明中二维三硫化二铟均匀而平整，结晶性较高，光探测性能高。直接旋涂碲量子点能避免在耦合过程中引入杂质，影响耦合质量；

2.本发明的二维三硫化二铟耦合碲量子点复合材料具有零维-二维结构，是量子点与非层状二维材料的结合，层状材料表面没有悬挂键，而非层状材料表面的悬挂键将促进与量子点的耦合，产生协同作用，尚未出现量子点与非层状材料的结合；

3.本发明工艺和设备简单，耦合良好，产生优良的光探测性能。

附图说明

图1为实施例1制得的二维三硫化二铟耦合碲量子点复合材料的光学显微镜图像。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。

实施例1

1.用电子天平称量10mg三硫化二铟粉末，将三硫化二铟石英舟放置在管式炉正中间；通入氩气并控制气体流量为600sccm，给管式炉石英管通入大量氩气10分钟。

2.打开管式炉，在30分钟内从室温升至980℃，其中在500℃左右把气流减少至20sccm，在980℃保温10分钟，待自然冷却后把样品取出，在云母片上制得二维三硫化二铟单晶。

3.将将带着二维三硫化二铟单晶的云母片放置于匀胶机上，调整旋涂条件为转速：2000r/s，旋涂时间：60s，在云母片上的二维三硫化二铟单晶上旋涂，制得二维三硫化二铟耦合碲量子点。

图1为实施例1制得的二维三硫化二铟耦合碲量子点复合材料的光学显微镜图像。从图1中可知，碲量子点分散在三硫化二铟上，说明三硫化二铟与碲量子点之间存在协同作用。

实施例2

1.用电子天平称量20mg三硫化二铟粉末，将三硫化二铟石英舟放置在管式炉正中间；通入氩气并控制气体流量为600sccm，给管式炉石英管通入大量氩气10分钟。

2.打开管式炉，在30分钟内从室温升至980℃，其中在500℃左右把气流减少至20sccm，在980℃保温10分钟，待自然冷却后把样品取出，在云母片上制得二维三硫化二铟单晶。

3.将云母片放置于匀胶机上，调整旋涂条件为转速：3000r/s，旋涂时间：60s；在云母片上的二维三硫化二铟单晶上旋涂，制得二维三硫化二铟耦合碲量子点。

实施例3

1.用电子天平称量30mg三硫化二铟粉末，将三硫化二铟石英舟放置在管式炉正中间；通入氩气并控制气体流量为600sccm，给管式炉石英管通入大量氩气10分钟。

2.打开管式炉，在30分钟内从室温升至980℃，其中在500℃左右把气流减少至20sccm，在980℃保温10分钟，待自然冷却后把样品取出，在云母片上制得二维三硫化二铟单晶。

3.将云母片放置于匀胶机上，调整旋涂条件为转速：3000r/s，旋涂时间：30s，在云母片上的二维三硫化二铟单晶上旋涂，制得二维三硫化二铟耦合碲量子点。

实施例4

1.用电子天平称量35mg三硫化二铟粉末，将三硫化二铟石英舟放置在管式炉正中间；通入氩气并控制气体流量为600sccm，给管式炉石英管通入大量氩气10分钟。

2.打开管式炉，在30分钟内从室温升至980℃，其中在500℃左右把气流减少至20sccm，在980℃保温10分钟，待自然冷却后把样品取出，在云母片上制得二维三硫化二铟单晶。

3.将云母片放置于匀胶机上，调整旋涂条件为转速：4000r/s，旋涂时间：60s，在云母片上的二维三硫化二铟单晶上旋涂，制得二维三硫化二铟耦合碲量子点。

实施例5

与实施例1不同在于：步骤1中所述三硫化二铟粉末和碲量子点的质量比为1：10；调节气体流量计气流量为500sccm；步骤2中从室温升至550℃时将气流减少至10sccm，继续升温至900℃保温20min后自然冷却，在云母片上制得二维三硫化二铟单晶；步骤3中所述转速：2000r/s，保持时间：120s。

实施例6

与实施例1不同在于：步骤1中所述三硫化二铟粉末和碲量子点的质量比为1：100；调节气体流量计气流量为500sccm；步骤2中从室温升至530℃时将气流减少至15sccm，继续升温至950℃保温15min后自然冷却，在云母片上制得二维三硫化二铟单晶；步骤3中所述转速：3500r/s，保持时间：60s。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。