本發(fā)明涉及納米材料領(lǐng)域，具體涉及一種制備碘化亞銅納米片、碘化亞銅-二維材料垂直異質(zhì)結(jié)的方法。

背景技術(shù)：

石墨烯的發(fā)現(xiàn)引發(fā)了科學(xué)界對二維材料的研究熱潮。近年來，人們研究的二維材料及異質(zhì)結(jié)大多集中在氮化硼和過渡金屬硫?qū)倩衔?tmds)上。為了進(jìn)一步探索其他新的二維材料，金屬碘化物由于與tmds有著相似的結(jié)構(gòu)而逐漸受到關(guān)注。

碘化亞銅作為一種i-vii的碘化物材料，不僅豐富了二維材料的種類，而且也為發(fā)現(xiàn)新的電子學(xué)和光電學(xué)性能提供了新的機(jī)會。碘化亞銅具有α、β和γ三種晶相：當(dāng)溫度高于407℃時(shí)，碘化亞銅以立方結(jié)構(gòu)(α-碘化亞銅)形式穩(wěn)定存在，是一種以cu+為主的混合導(dǎo)體；纖鋅礦結(jié)構(gòu)(β-碘化亞銅)則在369-407℃溫度區(qū)間存在，也是一種離子導(dǎo)體；而當(dāng)溫度低于369℃時(shí)，則是以γ-碘化亞銅形式穩(wěn)定存在，兩種離子都為四面體配位，是一種p型半導(dǎo)體，具有良好的光學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)。

由于其優(yōu)異的性能，γ-碘化亞銅半導(dǎo)體具有廣泛的應(yīng)用。碘化亞銅作為一種良好的固體電解質(zhì)，其在可見光范圍內(nèi)透明。碘化亞銅因合成成本低，使其在光染料敏化太陽能電池方面得到廣泛應(yīng)用。碘化亞銅可以代替昂貴的金屬鈀等元素，作為很多有機(jī)合成的重要催化劑，并取得高的有機(jī)轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率。碘化亞銅為空穴收集體(即作為光陰極)來制備固態(tài)染料敏化光伏電池。碘化亞銅作為一種快的無機(jī)閃爍晶體，發(fā)光衰減時(shí)間僅為90皮秒?；趬K體碘化亞銅的廣泛應(yīng)用，二維碘化亞銅及其異質(zhì)結(jié)也具備巨大潛力。

盡管碘化亞銅納米片具有如此大的潛能，但目前來說制備出多種厚度，形貌規(guī)則且結(jié)晶性好的碘化亞銅納米片尚有待研究。現(xiàn)存的物理和化學(xué)方法所制備的碘化亞銅納米材料大多為納米顆粒、納米棒和薄膜，只有少數(shù)聚合物或還原劑輔助的化學(xué)方法制備得到了碘化亞銅納米片^[1，2]?，F(xiàn)有的這些方法得到的納米片大多數(shù)為截角的三角形和不規(guī)則的六邊形，大小為100nm到幾微米不等，厚度為60-90nm。但是這些方法均存在實(shí)驗(yàn)過程復(fù)雜、可控性差、產(chǎn)品較厚且形貌不規(guī)則等問題。異質(zhì)結(jié)的制備方法較復(fù)雜，為其他范德華異質(zhì)結(jié)的制備僅提供了參考^[3，4]。

參考文獻(xiàn)

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技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一個(gè)目的在于解決現(xiàn)有制備方法存在制得的納米片厚、形貌不均一、結(jié)晶性差、形貌差等技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種碘化亞銅二維材料的制備方法，通過更換基底，可制得碘化亞銅納米片和碘化亞銅異質(zhì)結(jié)產(chǎn)品。

本發(fā)明的第二目的在于提供采用所述的制備方法制得的碘化亞銅二維材料，具體包括所制得的碘化亞銅納米片、碘化亞銅異質(zhì)結(jié)。

本發(fā)明的第三目的在于提供所述制備方法制得的碘化亞銅二維材料的應(yīng)用，將其應(yīng)用于電學(xué)、光電學(xué)器具的制備；進(jìn)而提升制得的元件的性能。

一種碘化亞銅二維材料的制備方法，將碘化亞銅粉末在360-470℃的溫度、10-225sccm的載氣流量下物理氣相沉積在基底表面，制得碘化亞銅納米片；或物理氣相沉積在長有二維材料a的基底表面，制得垂直異質(zhì)結(jié)碘化亞銅-二維材料a。

本發(fā)明中，在所述的載氣流量以及生長溫度下，通過物理氣相沉積可一步制得碘化亞銅二維材料。本發(fā)明獨(dú)創(chuàng)性地采用所述條件下的pvd法制備出高質(zhì)量的非層狀的碘化亞銅二維材料。

本發(fā)明沉積所需的基底溫度較低，可以在保證材料的性能不下降的前提下獲得性能優(yōu)良的產(chǎn)品；沉積過程易于操作，產(chǎn)品成分易于控制，且不存在廢棄溶液和氣體的污染。因此，本發(fā)明采用物理氣相沉積方法來制備碘化亞銅納米片和垂直異質(zhì)結(jié)碘化亞銅-二維材料a。采用該物理氣相沉積方法僅需將碘化亞銅粉末和沉積基底分別放在管式爐的恒溫區(qū)和變溫區(qū)，氬氣連續(xù)通入體系中，在合適的實(shí)驗(yàn)條件下即可得到沉積在基底上的碘化亞銅納米片和垂直異質(zhì)結(jié)碘化亞銅-二維材料a。本發(fā)明技術(shù)方案有效克服了現(xiàn)有制備方法復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)過程難以控制等問題，得到的材料具有厚度較薄、形貌規(guī)則且結(jié)晶性好的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明中，通過氣相沉積中的基底的選擇，可采用本發(fā)明所述的制備方法制備納米片材料，或者異質(zhì)結(jié)材料。

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在制備碘化亞銅納米片時(shí)，在合適的生長溫度和載氣流量下，有助于改善制得的碘化亞銅納米片的形貌、控制制得的納米片厚度、改善材料的結(jié)晶性能等。

作為優(yōu)選，制備碘化亞銅納米片的過程中，將碘化亞銅粉末在360-410℃的溫度、100-225sccm的載氣流量下氣相沉積在基底表面，在基底表面形成碘化亞銅納米片。

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，制備碘化亞銅納米片的過程中，優(yōu)選的生長溫度為360-410℃；優(yōu)選的載氣流量為100-225sccm；在該優(yōu)選的生長溫度和載氣流量的協(xié)同下，可制得形貌均一性好、厚度可控、結(jié)晶性好的碘化亞銅納米片。

通過本發(fā)明所述的碘化亞銅納米片的制備方法，可制備出不同厚度的碘化亞銅納米片，且制備的碘化亞銅納米片為單晶，結(jié)晶性好，形貌好。

進(jìn)一步優(yōu)選，制備碘化亞銅納米片的過程中，優(yōu)選的生長溫度為360-390℃；優(yōu)選的載氣流量為200-225sccm。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在該優(yōu)選的條件下制得的納米片的性能更優(yōu)。

本發(fā)明中，制備碘化亞銅納米片的過程中，在所述優(yōu)選的生長溫度和載氣流量下，物理氣相沉積時(shí)間優(yōu)選為10-40min；進(jìn)一步優(yōu)選為10-20min。

作為優(yōu)選，所述的基底為si/sio2基底、藍(lán)寶石基底或云母基底；進(jìn)一步優(yōu)選為si/300nmsio2基底。

作為優(yōu)選，基底與碘化亞銅原料粉末的距離優(yōu)選為8-10cm；也可理解為：放置有基底的瓷舟和放置有碘化亞銅原料粉末的瓷舟距離為8-10cm。

當(dāng)放置有基底的瓷舟和放置有碘化亞銅原料粉末的瓷舟距離較近時(shí)，制備的碘化亞銅納米片樣品較少且較厚；當(dāng)兩瓷舟距離較遠(yuǎn)時(shí)，制備的大多數(shù)碘化亞銅納米片樣品形貌不規(guī)則、水平尺寸較小，且樣品周圍沉積有較多顆粒。然而，在本發(fā)明所述的距離下，可有助于沉積得到良好性能的二維材料。

進(jìn)一步優(yōu)選，基底與碘化亞銅原料粉末的距離為8-9cm。

本發(fā)明一種優(yōu)選的碘化亞銅納米片的制備方法，將盛有碘化亞銅粉末的瓷舟放在管式爐的恒溫區(qū)，用si/300nmsio2的氧化硅片作為納米片的生長基片，置于爐子下游的變溫區(qū)以獲得適當(dāng)?shù)木w生長溫度，恒溫區(qū)和變溫區(qū)的瓷舟距離為8-10cm；用氬氣作為載氣，調(diào)節(jié)氬氣的流量為100-225sccm，設(shè)置恒溫區(qū)溫度為360-410℃，恒溫10-40min即可獲得碘化亞銅納米片。

本發(fā)明還包括所述的方法制得的碘化亞銅納米片，厚度為1-300nm，大小為1-5μm。所述的碘化亞銅納米片具有三角形和六邊形的規(guī)則形貌，且結(jié)晶度高。

本發(fā)明制得的碘化亞銅納米片的性能優(yōu)勢為納米片具有十分規(guī)則的三角形、六邊形的形貌和較薄的厚度，其中最薄的厚度為1.0nm，為單層，而現(xiàn)有技術(shù)中制得的納米片大多數(shù)為截角的三角形和不對稱的六邊形，且納米片最薄的厚度為60nm。

本發(fā)明所述的碘化亞銅二維材料的制備方法的另一應(yīng)用，采用該制備方法，繼續(xù)在沉積有二維材料的基底表面沉積碘化亞銅，制得碘化亞銅垂直異質(zhì)結(jié)。

本發(fā)明獨(dú)創(chuàng)性地材料pvd法來制備碘化亞銅異質(zhì)結(jié)，本發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，合適的生長溫度以及載氣流量下，可進(jìn)一步提升制得的異質(zhì)結(jié)的性能。

本發(fā)明中，制備垂直異質(zhì)結(jié)碘化亞銅-二維材料a制備過程中，碘化亞銅粉末的成長溫度為430～470℃；載氣流量為10～150sccm。

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在制備碘化亞銅垂直異質(zhì)結(jié)的過程中，在430～470℃的優(yōu)選成長溫度以及10～150sccm的優(yōu)選載氣流量下，制得的異質(zhì)結(jié)的性能更好。在該優(yōu)選條件下制得的異質(zhì)結(jié)形貌規(guī)則且厚度適中。

作為優(yōu)選，在制備碘化亞銅垂直異質(zhì)結(jié)的過程中，碘化亞銅粉末的成長溫度為450～460℃；載氣流量為100～150sccm。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在該優(yōu)選的條件下制得的異質(zhì)結(jié)的性能更優(yōu)。

優(yōu)選的制備碘化亞銅垂直異質(zhì)結(jié)的制備過程中，優(yōu)選的物理氣相沉積時(shí)間為1-5min。

進(jìn)一步優(yōu)選，二維材料a為wse2或ws2。采用所述的制備方法，可制得垂直異質(zhì)結(jié)cui/wse2或垂直異質(zhì)結(jié)cui/ws2。

在基底表面氣相沉積wse2或ws2納米片的方法可選有現(xiàn)有常規(guī)方法。

本發(fā)明所述碘化亞銅二維材料的制備方法，在制備碘化亞銅垂直異質(zhì)結(jié)過程中，合適的生長溫度、載氣流量下有助于改善制得的垂直異質(zhì)結(jié)的性能。

更進(jìn)一步優(yōu)選，垂直異質(zhì)結(jié)cui/wse2或垂直異質(zhì)結(jié)cui/ws2制備過程中，碘化亞銅粉末的成長溫度為450℃；載氣流量為100～150sccm；沉積時(shí)間為1-5min。

本發(fā)明實(shí)施所述制備方法的氣相沉積裝置，包括石英管，所述的石英管的中部腔室為高溫恒溫區(qū)，cui原料粉末放置在高溫恒溫區(qū)，所述的裝置還設(shè)置有加熱所述高溫恒溫區(qū)的加熱裝置；所述的石英管的一端的腔室為變溫沉積區(qū)，基底和/或沉積有wse2或ws2的基底放置在變溫沉積區(qū)域；

所述的石英管二端均設(shè)置有氣孔，其中，靠近變溫沉積區(qū)的氣孔為出氣孔；相對端的氣孔為進(jìn)氣孔。

本發(fā)明一種更為優(yōu)選的異質(zhì)結(jié)的制備方法，采用長有硒化鎢和硫化鎢納米片的si/300nmsio2作為基底，用將碘化亞銅粉末放置在恒溫區(qū)，將基底置于沉積區(qū)，調(diào)節(jié)氬氣流量為150sccm，設(shè)置恒溫區(qū)溫度為450℃，恒溫1-5min即可制備出碘化亞銅/硒化鎢，碘化亞銅/硫化鎢垂直異質(zhì)結(jié)。

本發(fā)明一種優(yōu)選的碘化亞銅納米片及垂直異質(zhì)結(jié)的方法，具體步驟為：

步驟1)將盛有碘化亞銅粉末的瓷舟放于爐子的恒溫區(qū)，將si/300nmsio2作為基片置于爐子的變溫區(qū)，并將爐子兩端封裝起來；

步驟2)往爐子中通入一定量的氬氣至體系的氣氛為純氬氣環(huán)境；

步驟3)將爐子升高到360-410℃，并調(diào)節(jié)氬氣流量為100-225sccm，恒溫10-40min，在距離源8cm-10cm的硅片上生成碘化亞銅納米片；

步驟4)將原料更換為硒化鎢粉末，重復(fù)步驟3)步驟(生長溫度為1200℃，氣流為100sccm，時(shí)間為8min)，在si/300nmsio2上得到硒化鎢納米片。

步驟5)將原料更換為硫化鎢粉末，重復(fù)步驟3)步驟(生長溫度為1180℃，氣流為50sccm，時(shí)間為8min)，在si/300nmsio2上得到硫化鎢納米片。

步驟6)將原料更換為碘化亞銅粉末，生長基底更換為步驟4)或5)制得的長有硒化鎢和硫化鎢納米片的si/300nmsio2，將爐子升高到450℃，并調(diào)節(jié)氬氣流量為150sccm，恒溫1-5min，得到碘化亞銅/硒化鎢和碘化亞銅/硫化鎢垂直異質(zhì)結(jié)。

采用本發(fā)明制備方法，碘化亞銅可選擇性地生長在硒化鎢和硫化鎢納米片上，制得垂直異質(zhì)結(jié)。

本發(fā)明還包括采用所述的制備方法制得的碘化亞銅垂直異質(zhì)結(jié)，為垂直異質(zhì)結(jié)cui/wse2、cui/ws2。

本發(fā)明還包括一種制得的所述的碘化亞銅二維材料的應(yīng)用，將其應(yīng)用于電學(xué)、光電學(xué)器件的制備中。制備的方法可參考現(xiàn)有常規(guī)方法。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明獨(dú)創(chuàng)性地制得了非層狀的碘化亞銅的二維材料，此外，通過成長溫度、載氣流量、沉積時(shí)間及基底與源的距離等參數(shù)的協(xié)同控制，能進(jìn)一步改善制得的二維材料的性能，如提高二維材料的規(guī)整性、降低二維材料的厚度、提高二維材料的結(jié)晶性等。

本方法能有效合成碘化亞銅納米片，得到的納米片具有不同厚度、形貌規(guī)則、結(jié)晶性高的特點(diǎn)，同時(shí)該方法也能簡單制備出碘化亞銅/硒化鎢，碘化亞銅/硫化鎢垂直異質(zhì)結(jié)。該方法操作過程簡單，重現(xiàn)性較好。

本發(fā)明制備的碘化亞銅納米片厚度范圍在1-300nm，大小在1-5μm，具有三角形和六邊形的規(guī)則形貌，且結(jié)晶度高。在制備的碘化亞銅/硒化鎢和碘化亞銅/硫化鎢垂直異質(zhì)結(jié)中碘化亞銅能夠選擇性地生長在硒化鎢和硫化鎢納米片上。

本發(fā)明制備過程中無復(fù)雜的操作步驟、無有毒原料的使用，綠色環(huán)保，且設(shè)備簡單，可操作性強(qiáng)，具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

本申請的pvd方法使用的儀器操作簡單、參數(shù)變量少、可控性好等，且在所述的pvd條件協(xié)同下，制備非層狀材料(立方晶體γ-cui的(111)面的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，其中圖1a為碘化亞銅立方晶體的(111)面的側(cè)視圖，圖1b為碘化亞銅立方晶體的(111)面的俯視圖)，并且最終得到的非層狀的碘化亞銅納米片產(chǎn)品具有規(guī)則的形貌、更薄的厚度和高的結(jié)晶性，達(dá)到了意料之外的效果。

本發(fā)明采用的物理氣相沉積制備方法所使用的儀器操作簡單方便，實(shí)驗(yàn)過程不繁瑣，實(shí)驗(yàn)變量少，可控性好，得到的產(chǎn)品的形貌規(guī)則、厚度可控且結(jié)晶性好，并且首次制得了單層的碘化亞銅納米片和cui/wse2、cui/ws2垂直異質(zhì)結(jié)。

附圖說明

圖1為立方晶體γ-cui的(111)面的結(jié)構(gòu)圖；其中，a為碘化亞銅立方晶體的(111)面的側(cè)視圖，圖1b為碘化亞銅立方晶體的(111)面的俯視圖；

圖2為制備碘化亞銅納米片及異質(zhì)結(jié)的裝置示意圖；

圖3為實(shí)施例1制備的碘化亞銅納米片的光學(xué)示意圖；

圖4為實(shí)施例2制備的碘化亞銅納米片的光學(xué)示意圖；

圖5為實(shí)施例3制備的碘化亞銅納米片的光學(xué)示意圖；

圖6為實(shí)施例4制備的碘化亞銅/硒化鎢垂直異質(zhì)結(jié)的光學(xué)示意圖；

圖7為實(shí)施例5制備的碘化亞銅/硫化鎢垂直異質(zhì)結(jié)的光學(xué)示意圖；

圖8為實(shí)施例6制備的碘化亞銅/硫化鎢垂直異質(zhì)結(jié)的光學(xué)示意圖。

圖9為對比例1制備的碘化亞銅納米片的光學(xué)示意圖；

圖10為對比例2制備的碘化亞銅納米片的光學(xué)示意圖；

圖11為對比例3制備的碘化亞銅納米片的光學(xué)示意圖；

圖12為對比例4制備的碘化亞銅納米片的光學(xué)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施案例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步清楚、完整地描述。需要說明的是，本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下述內(nèi)容。

以下實(shí)施例以及對比例進(jìn)行物理氣相沉積的裝置示意圖見圖2；其中，1表示熔爐，2表示充滿氬氣的水平石英管，3表示盛有碘化亞銅粉末的瓷舟，4表示載有si/300nmsio2基底的瓷舟。

實(shí)施例1

碘化亞銅納米片的制備：在小瓷舟中加入0.5g碘化亞銅粉末，然后將其裝入直徑為一英寸的水平石英管的恒溫區(qū)。用一小塊si/300nmsio2的氧化硅片作為納米片的生長基片，放在另外一個(gè)瓷舟中，并置于爐子下游的變溫區(qū)以獲得適當(dāng)?shù)木w生長溫度。在生長之前，首先用氬氣將石英管沖洗干凈，以除去其中的氧氣，水蒸氣。然后將爐子快速升高到360℃，并且調(diào)節(jié)氬氣流量為225sccm，恒溫35min，在距離源9em的硅片位置上就會有單晶碘化亞銅納米片生成。制備碘化亞銅納米片的實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖2所示(爐內(nèi)顏色為紅色且從中心到兩側(cè)逐漸變淡)，制備出的碘化亞銅納米片的光學(xué)照片如圖3所示。

圖3為制備的碘化亞銅納米片的光學(xué)示意圖，si/sio2基底顏色為紅色，碘化亞銅納米片顏色多數(shù)為紅色，少數(shù)為紫色、藍(lán)色、黃色、橙色和綠色。從圖中可以清晰地看到，得到的碘化亞銅納米片大多數(shù)呈現(xiàn)出了規(guī)則的三角形的形貌。而且紅色的納米片為單層，其厚度為1nm，其他納米片厚度為4-148nm，大小均為2-5μm。圖3中的標(biāo)尺為10μm。

實(shí)施例2

碘化亞銅納米片的制備：在小瓷舟中加入0.5g碘化亞銅粉末，然后將其裝入直徑為一英寸的水平石英管的恒溫區(qū)。用一小塊si/300nmsio2的氧化硅片作為納米片的生長基片，放在另外一個(gè)瓷舟中，并置于爐子下游的變溫區(qū)以獲得適當(dāng)?shù)木w生長溫度。在生長之前，首先用氬氣將石英管沖洗干凈，以除去其中的氧氣，水蒸氣。然后將爐子快速升高到390℃，并且調(diào)節(jié)氬氣流量為225sccm，恒溫10min，在距離源9cm的硅片位置上就會有單晶碘化亞銅納米片生成。制備碘化亞銅納米片的實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖2所示(爐內(nèi)顏色為紅色且從中心到兩側(cè)逐漸變淡)，制備出的碘化亞銅納米片的光學(xué)照片如圖4所示。

圖4為制備的碘化亞銅納米片的光學(xué)示意圖，si/sio2基底顏色為紅色，不同的碘化亞銅納米片具有不同的顏色，分別為藍(lán)色、黃色、橙色、紅色、綠色等，這是由于厚度不同而造成的多種光學(xué)干涉。從圖中可以清晰地看到，得到的碘化亞銅納米片呈現(xiàn)出了規(guī)則的三角形和六邊形的形貌。這些納米片的厚度為27-160nm，大小為1-5μm。圖4中的標(biāo)尺為10μm。

實(shí)施例3

碘化亞銅納米片的制備：在小瓷舟中加入0.5g碘化亞銅粉末，然后將其裝入直徑為一英寸的水平石英管的恒溫區(qū)。用一小塊si/300nmsio2的氧化硅片作為納米片的生長基片，放在另外一個(gè)瓷舟中，并置于爐子下游的變溫區(qū)以獲得適當(dāng)?shù)木w生長溫度。在生長之前，首先用氬氣將石英管沖洗干凈，以除去其中的氧氣，水蒸氣。然后將爐子快速升高到410℃，并且調(diào)節(jié)氬氣流量為200sccm，恒溫20min，在距離源8em的硅片位置上就會有單晶碘化亞銅納米片生成。制備碘化亞銅納米片的實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖2所示，制備出的碘化亞銅納米片的光學(xué)照片如圖5所示。

圖5為制備的碘化亞銅納米片的光學(xué)示意圖，si/sio2基底顏色為紫色，碘化亞銅納米片顏色多數(shù)為綠色，極少數(shù)為黃色和橙色。從圖中可以清晰地看到，得到的碘化亞銅納米片呈現(xiàn)出了規(guī)則的三角形的形貌。這些納米片的厚度為207-300nm，大小為2-5μm。圖5中的標(biāo)尺為10μm。

異質(zhì)結(jié)的制備過程中，可采用現(xiàn)有成熟方法在基底上成長硒化鎢、硫化鎢納米片；以下實(shí)施例及對比例中，例如，硒化鎢在生長溫度為1200℃，氣流為100sccm，時(shí)間為8min的參數(shù)條件下在si/300nmsio2上得到硒化鎢納米片；

硫化鎢例如在生長溫度為1180℃，氣流為50sccm，時(shí)間為8min的參數(shù)條件下在si/300nmsio2上得到硫化鎢納米片。

實(shí)施例4

碘化亞銅/硒化鎢垂直異質(zhì)結(jié)的制備：在小瓷舟中加入0.5g碘化亞銅粉末，然后將其裝入直徑為一英寸的水平石英管中，位置在爐子的恒溫區(qū)。用一小塊長有硒化鎢納米片的si/300nmsio2的氧化硅片作為納米片的生長基片，放在另外一個(gè)瓷舟中，置于爐子下游的變溫區(qū)以獲得適當(dāng)?shù)木w生長溫度。在生長之前，首先將爐子用氬氣沖洗干凈，以除去其中的氧氣，水蒸氣。然后快速將爐子升高到450℃，并且調(diào)節(jié)氬氣流量為150sccm，恒溫2min，在距離源9em的硅片位置上就會有碘化亞銅/硒化鎢垂直異質(zhì)結(jié)生成。制備碘化亞銅/硒化鎢垂直異質(zhì)結(jié)的實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖2所示，制備出的碘化亞銅/硒化鎢垂直異質(zhì)結(jié)的光學(xué)照片如圖6所示。

圖6為制備的碘化亞銅/硒化鎢垂直異質(zhì)結(jié)的光學(xué)示意圖，si/sio2基底顏色為淺紫色，下面的硒化鎢為深紫色，上面的六邊形碘化亞銅為綠色。從圖中可以清晰地看到，碘化亞銅納米片可以選擇性地生長在硒化鎢的不同位置上，所述的碘化亞銅完全或部分覆蓋在底層的硒化鎢表面，得到的碘化亞銅/硒化鎢垂直異質(zhì)結(jié)形貌較好。圖6中的標(biāo)尺為2μm。

實(shí)施例5

碘化亞銅/硫化鎢垂直異質(zhì)結(jié)的制備：在小瓷舟中加入0.5g碘化亞銅粉末，然后將其裝入直徑為一英寸的水平石英管中，位置在爐子的恒溫區(qū)。用一小塊長有硫化鎢納米片的si/300nmsio2的氧化硅片作為納米片的生長基片，放在另外一個(gè)瓷舟中，置于爐子下游的變溫區(qū)以獲得適當(dāng)?shù)木w生長溫度。在生長之前，首先將爐子用氬氣沖洗干凈，以除去其中的氧氣，水蒸氣。然后快速將爐子升高到470℃，并且調(diào)節(jié)氬氣流量為150sccm，恒溫2min，在距離源9cm的硅片位置上就會有碘化亞銅/硫化鎢垂直異質(zhì)結(jié)納米片生成。制備碘化亞銅/硫化鎢垂直異質(zhì)結(jié)的實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖2所示，制備出的碘化亞銅/硫化鎢垂直異質(zhì)結(jié)的光學(xué)照片如圖7所示。

圖7為制備的碘化亞銅/硫化鎢垂直異質(zhì)結(jié)的光學(xué)示意圖，si/sio2基底顏色為橙色，下面的硫化鎢為紅色，上面的六邊形碘化亞銅為黃色。從圖中可以清晰地看到，碘化亞銅納米片可以選擇性地生長在硫化鎢的不同位置上，所述的碘化亞銅完全或部分覆蓋在底層的硫化鎢表面，得到的碘化亞銅/硫化鎢垂直異質(zhì)結(jié)形貌較好。圖7a、7b中的標(biāo)尺分別為5μm和2μm。

實(shí)施例6

碘化亞銅/硫化鎢垂直異質(zhì)結(jié)的制備：在小瓷舟中加入0.5g碘化亞銅粉末，然后將其裝入直徑為一英寸的水平石英管中，位置在爐子的恒溫區(qū)。用一小塊長有硫化鎢納米片的si/300nmsio2的氧化硅片作為納米片的生長基片，放在另外一個(gè)瓷舟中，置于爐子下游的變溫區(qū)以獲得適當(dāng)?shù)木w生長溫度。在生長之前，首先將爐子用氬氣沖洗干凈，以除去其中的氧氣，水蒸氣。然后快速將爐子升高到430℃，并且調(diào)節(jié)氬氣流量為10sccm，恒溫5min，在距離源9cm的硅片位置上就會有碘化亞銅/硫化鎢垂直異質(zhì)結(jié)生成。制備碘化亞銅/硫化鎢垂直異質(zhì)結(jié)的實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖2所示，制備出的碘化亞銅/硫化鎢垂直異質(zhì)結(jié)的光學(xué)照片如圖8所示。

圖8為制備的碘化亞銅/硫化鎢垂直異質(zhì)結(jié)的光學(xué)示意圖，si/sio2基底顏色為橙色，下面的硫化鎢分別為紫色和紅色，上面的三角形和六邊形分別為黃色和綠色。從圖中可以清晰地看到，碘化亞銅納米片可以選擇性地生長在硫化鎢的不同位置上，得到的碘化亞銅/硫化鎢垂直異質(zhì)結(jié)形貌較好。圖8中的標(biāo)尺5μm。

對比例1

碘化亞銅納米片的制備：在小瓷舟中加入0.5g碘化亞銅粉末，然后將其裝入直徑為一英寸的水平石英管的恒溫區(qū)。用一小塊si/300nmsio2的氧化硅片作為納米片的生長基片，放在另外一個(gè)瓷舟中，并置于爐子下游的變溫區(qū)以獲得適當(dāng)?shù)木w生長溫度。在生長之前，首先用氬氣將石英管沖洗干凈，以除去其中的氧氣，水蒸氣。然后將爐子快速升高到355℃，并且調(diào)節(jié)氬氣流量為200sccm，恒溫20min，在距離源10cm的硅片位置上得到的樣品多數(shù)均不成形，僅有個(gè)別較小碘化亞銅納米片。制備碘化亞銅納米片的實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖2所示，制備出的產(chǎn)品的光學(xué)照片如圖9所示。

圖9為制備的碘化亞銅納米片的光學(xué)示意圖，si/sio2基底顏色為紫色，碘化亞銅產(chǎn)品顏色多數(shù)為藍(lán)色，極少數(shù)為綠色。從圖中可以看到，得到的產(chǎn)品大多數(shù)均不成形。圖9中的標(biāo)尺為10μm。

對比例2

碘化亞銅納米片的制備：在小瓷舟中加入0.5g碘化亞銅粉末，然后將其裝入直徑為一英寸的水平石英管的恒溫區(qū)。用一小塊si/300nmsio2的氧化硅片作為納米片的生長基片，放在另外一個(gè)瓷舟中，并置于爐子下游的變溫區(qū)以獲得適當(dāng)?shù)木w生長溫度。在生長之前，首先用氬氣將石英管沖洗干凈，以除去其中的氧氣，水蒸氣。然后將爐子快速升高到480℃，并且調(diào)節(jié)氬氣流量為150sccm，恒溫5min，在距離源9cm的硅片位置上得到的樣品形貌不規(guī)則，顏色不均勻且較厚。制備碘化亞銅納米片的實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖2所示，制備出的碘化亞銅納米片產(chǎn)品的光學(xué)照片如圖10所示。

圖10為制備的碘化亞銅納米片的光學(xué)示意圖，si/sio2基底顏色為紫色，碘化亞銅納米片顏色為不均勻的黃色和綠色。從圖中可以看到，得到的碘化亞銅產(chǎn)品形貌不規(guī)則且十分厚。產(chǎn)品大小為2-10μm。圖10中的標(biāo)尺為10μm。

對比例3

碘化亞銅納米片的制備：在小瓷舟中加入0.5g碘化亞銅粉末，然后將其裝入直徑為一英寸的水平石英管的恒溫區(qū)。用一小塊si/300nmsio2的氧化硅片作為納米片的生長基片，放在另外一個(gè)瓷舟中，并置于爐子下游的變溫區(qū)以獲得適當(dāng)?shù)木w生長溫度。在生長之前，首先用氬氣將石英管沖洗干凈，以除去其中的氧氣，水蒸氣。然后將爐子快速升高到410℃，并且調(diào)節(jié)氬氣流量為200sccm，恒溫10min，在距離源10.5cm的硅片位置上制得單晶碘化亞銅納米片。與實(shí)施例3相比，該條件下得到的樣品形貌不規(guī)則，水平尺寸較小且樣品周圍沉積有較多的顆粒。制備碘化亞銅納米片的實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖2所示，制備出的碘化亞銅納米片產(chǎn)品的光學(xué)照片如圖11所示。

圖11為制備的碘化亞銅納米片的光學(xué)示意圖，si/sio2基底顏色為紫色，碘化亞銅納米片顏色為紅色、橙色、黃色和藍(lán)色。從圖中可以看到，得到的大多數(shù)的碘化亞銅產(chǎn)品形貌不規(guī)則，且沉積有較多顆粒。產(chǎn)品的水平大小在2μm以下。圖11中的標(biāo)尺為10μm。

對比例4

碘化亞銅/硒化鎢垂直異質(zhì)結(jié)的制備：在小瓷舟中加入0.5g碘化亞銅粉末，然后將其裝入直徑為一英寸的水平石英管中，位置在爐子的恒溫區(qū)。用一小塊長有硒化鎢納米片的si/300nmsio2的氧化硅片作為納米片的生長基片，放在另外一個(gè)瓷舟中，置于爐子下游的變溫區(qū)以獲得適當(dāng)?shù)木w生長溫度。在生長之前，首先將爐子用氬氣沖洗干凈，以除去其中的氧氣，水蒸氣。然后快速將爐子升高到485℃，并且調(diào)節(jié)氬氣流量為150sccm，恒溫2min，在距離源8cm的硅片位置上就會有碘化亞銅/硒化鎢垂直異質(zhì)結(jié)樣品生成。制備碘化亞銅/硒化鎢垂直異質(zhì)結(jié)的實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖2所示，制備出的碘化亞銅/硒化鎢垂直異質(zhì)結(jié)樣品的光學(xué)照片如圖12所示。

圖12為制備的碘化亞銅/硒化鎢垂直異質(zhì)結(jié)的光學(xué)示意圖，si/sio2基底顏色為淺紫色，下面的硒化鎢被碘化亞銅完全覆蓋。從圖中可以清晰地看到，在該條件下得到的樣品中碘化亞銅均完全覆蓋硒化鎢、形貌不規(guī)則且厚度不均勻。圖12中的標(biāo)尺為10μm。

由實(shí)施例1～6及對比例1～4研究成果獲知，未在本發(fā)明的生長溫度等參數(shù)下，難于制得性能優(yōu)良的碘化亞銅二維材料。