本技术介绍了一种二维层状纳米片和薄膜的制备技术,以及基于这些材料的光电器件制造方法。该技术在材料生长过程中采用真空环境,省去了惰性气体作为载气的需求,通过精确调控In元素比例,实现了高效、低成本的纳米片薄膜生长。
背景技术
基于III A
-IV A
族的二维(2D)半导体材料在许多电子和光电子应用中已成功地用作硅的替代品,并用于制造灵活、透明、新颖的结构光电器件。层状半导体α-In2
Se3
,吸引了越来越多的兴趣。一方面与过渡金属硫化物的间接带隙属性不同,多层α-In2
Se3
具有直接带隙、高的吸光系数和电子迁移率,已应用于高性能从紫外到近红外的光电探测器,具有广泛的应用前景。另一方面,与同样是直接带隙的2D材料的黑磷不同,二维α-In2
Se3
在空气中非常稳定,这对于实际应用是非常重要的。
目前,α-In2
Se3
的制备方法主要包括机械剥离、化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)。剥离方法获得的一些层状α-In2
Se3
纳米片均匀性、尺寸和厚度方面缺乏可控性。CVD和PVD多为前驱体粉末在反应炉上游,衬底置于反应炉的下游,除反应温度较高和多以惰性气体为保护气或载气外,生长得到二维材料尺寸普遍较小,不利于光电器件的制作。此外,合金材料的成分调控可大大提高光电器件设计上的灵活性,但α-In2
Se3
合金的生长较少有相关研究。
实现思路