一种具有高光电性能的CuO基复合材料

一种具有高光电性能的cuo基复合材料
技术领域
1.本发明属于半导体光电材料技术领域，具体涉及一种具有高光电性能的cuo基复合材料。


背景技术：

2.半导体材料在光电子领域发挥着越来越重要的作用。然而，高性能单晶半导体材料制作成本高，限制了其大范围应用。非晶纳晶材料生产成本低，适合大规模应用。
3.氧化铜(cuo)是p型半导体材料，黑色，属于单斜晶系，是一种典型的过渡金属氧化物，地球资源丰富，毒性小。cuo具有最理想的带隙(1.4ev)，非常高的光吸收系数。但是，cuo具有较高的熔点(1446℃)，且在熔点附近会分解。cuo半导体材料制备方式有磁控溅射法、凝胶法和水热法等。用这些方法制作的cuo多为非晶和纳晶结构，缺陷多，载流子复合严重，严重限制了其光电应用。为此，亟需开发一种cuo即使在非晶和纳晶状态下仍具有良好的光电性能的掺杂方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服cuo半导体材料存在的问题，提供一种具有高光电性能的cuo基复合材料。
5.针对上述目的，本发明采用的cuo基复合材料是将cuo粉末与mos2粉末按照摩尔比4:1～20:1充分混合后压片，然后在700～850℃下退火5～10min获得。
6.上述cuo/mos2复合材料中，优选cuo粉末与mos2粉末的摩尔比为8:1～15:1。
7.上述cuo/mos2复合材料中，进一步优选cuo粉末与mos2粉末的摩尔比为8:1。
8.上述的压片是在12～15mpa的压力下保持8～10s，形成厚度为0.8～1.2mm的圆片。
9.上述cuo/mos2复合材料，优选在800℃下退火5～10min。
10.本发明的有益效果如下：
11.1、本发明将不同摩尔比的cuo与mos2通过简单机械混合压片、退火炉退火方法形成一种新的半导体复合材料。所得复合材料的光致发光强度最高可达到纯cuo材料的108倍左右。说明对cuo进行掺杂改性，可有效提高cuo光电性能。此复合材料有望成为光电性能材料领域的新型材料。
12.2、本发明采用的cuo半导体材料具有：光吸收系数高、化学性质稳定、地球储量丰富、制作成本低、合成条件不苛刻和温度窗口宽等优点，很适合大规模应用。
附图说明
13.图1是实施例1制备的cuo基复合材料的pl图谱。
14.图2是实施例1制备的cuo基复合材料的xrd图谱。
15.图3是实施例2制备的cuo基复合材料的pl图谱。
16.图4是实施例2制备的cuo基复合材料的xrd图谱。
17.图5是实施例3制备的cuo基复合材料的pl图谱。
18.图6是实施例3制备的cuo基复合材料的xrd图谱。
19.图7是实施例4制备的cuo基复合材料的pl图谱。
20.图8是实施例4制备的cuo基复合材料的xrd图谱。
具体实施方式
21.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
22.实施例1
23.将cuo粉末与mos2粉末按摩尔比为10:1进行充分研磨混合，然后使用压片机在15mpa压力保持8～10s进行压片，形成厚度为0.8～1.2mm的圆片。所得圆片置于石英玻璃上在退火炉退火，退火温度为700℃，退火时间为5min，获得cuo/mos2复合材料。
24.对该材料进行光致发光(pl)和x射线衍射(xrd)表征，结果见图1和图2。图1的pl测试结果显示，所得复合材料的pl峰强是相同退火温度和时间下得到的cuo材料的4.85倍(峰值由原来的200提高到970)。图2的xrd测试表明，所得复合材料中存在大量的cuo及新形成的cumo2s3。
25.实施例2
26.将cuo粉末与mos2粉末按摩尔比为8:1进行充分研磨混合，然后使用压片机在15mpa压力保持8～10s进行压片，形成厚度为0.8～1.2mm的圆片。所得圆片置于石英玻璃上在退火炉退火，退火温度为800℃，退火时间为5min，获得cuo/mos2复合材料。
27.对该材料进行光致发光(pl)和x射线衍射(xrd)表征，结果见图3和图4。图3的pl测试结果显示，所得复合材料的pl峰强是相同退火温度和时间下得到的cuo材料的108.71倍(峰值由原来的200提高到21741)。图4的xrd测试表明，所得复合材料中存在大量的cuo及新形成的cumoo4。
28.实施例3
29.将cuo粉末与mos2粉末按摩尔比为10:1进行充分研磨混合，然后使用压片机在15mpa压力保持8～10s进行压片，形成厚度为0.8～1.2mm的圆片。所得圆片置于石英玻璃上在退火炉退火，退火温度为800℃，退火时间为5min，获得cuo/mos2复合材料。
30.对该材料进行光致发光(pl)和x射线衍射(xrd)表征，结果见图5和图6。图5的pl测试结果显示，所得复合材料的pl峰强是相同退火温度和时间下得到的cuo材料的15.6倍(峰值由原来的200提高到3120)。图6的xrd测试表明，所得复合材料中存在大量的cuo及新形成的cumoo4和cu6mo5o
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。
31.实施例4
32.将cuo粉末与mos2粉末按摩尔比为15:1进行充分研磨混合，然后使用压片机在15mpa压力保持8～10s进行压片，形成厚度为1mm的圆片。所得圆片置于石英玻璃上在退火炉退火，退火温度为800℃，退火时间为5min，获得cuo/mos2复合材料。
33.对该材料进行光致发光(pl)和x射线衍射(xrd)表征，结果见图7和图8。图7的pl测试结果显示，所得复合材料的pl峰强是相同退火温度和时间下得到的cuo材料的47.91倍(峰值由原来的200提高到9581)。图8的xrd测试表明，所得复合材料中存在大量的cuo及新
形成的cumoo混合相。
34.实施例5
35.将cuo粉末与mos2粉末按摩尔比为4:1进行充分研磨混合，然后使用压片机在15mpa压力保持8～10s进行压片，形成厚度为1mm的圆片。所得圆片置于石英玻璃上在退火炉退火，退火温度为800℃，退火时间为10min，获得cuo/mos2复合材料。
36.实施例6
37.将cuo粉末与mos2粉末按摩尔比为20:1进行充分研磨混合，然后使用压片机在15mpa压力保持8～10s进行压片，形成厚度为1mm的圆片。所得圆片置于石英玻璃上在退火炉退火，退火温度为800℃，退火时间为5min，获得cuo/mos2复合材料。
38.实施例7
39.将cuo粉末与mos2粉末按摩尔比为10:1进行充分研磨混合，然后使用压片机在15mpa压力保持8～10s进行压片，形成厚度为1mm的圆片。所得圆片置于石英玻璃上在退火炉退火，退火温度为850℃，退火时间为5min，获得cuo/mos2复合材料。


技术特征：
1.一种具有高光电性能的cuo基复合材料，其特征在于：所述复合材料是将cuo粉末与mos2粉末按照摩尔比4:1～20:1充分混合后压片，然后在700～850℃下退火5～10min获得。2.根据权利要求1所述的具有高光电性能的cuo基复合材料，其特征在于：将cuo粉末与mos2粉末按照摩尔比8:1～15:1充分混合。3.根据权利要求1所述的具有高光电性能的cuo基复合材料，其特征在于：将cuo粉末与mos2粉末按照摩尔比8:1充分混合。4.根据权利要求1～3任意一项所述的具有高光电性能的cuo基复合材料，其特征在于：所述压片是在12～15mpa的压力下保持8～10s，形成厚度为0.8～1.2mm的圆片。5.根据权利要求2或3所述的具有高光电性能的cuo/mos2复合材料，其特征在于：在800℃下退火5～10min。

技术总结
本发明公开了一种具有高光电性能的CuO基复合材料，所述复合材料是将CuO粉末与MoS2粉末按照摩尔比4:1～20:1充分混合后压片，然后在700～850℃下退火5～10min获得。本发明通过对CuO进行MoS2掺杂改性，所得复合材料的光致发光强度最高可达到纯CuO材料光电性能的108倍左右。此复合材料有望成为光电性能材料领域的新型材料。的新型材料。的新型材料。


技术研发人员：高斐 张超群 喻智豪 李佳辉 李元瑞 石伯男 刘生忠
受保护的技术使用者：陕西师范大学
技术研发日：2021.07.20
技术公布日：2021/10/26