[发明专利]一维硫硒化镉半导体纳米线的制备方法、纳米线及器件

说明书

本发明公开了一种一维硒化镉半导体纳米线的制备方法，包括：在衬底上沉积一金属催化剂薄膜；在保护气存在下，均匀混合硫化镉和硒化镉；将沉积催化剂薄膜的衬底和混合的硫化镉与硒化镉进行加温，通过化学气相沉积方法得到纳米线。采用化学气相沉积的方法能够大面积批量生长，可有效控制半导体纳米线的生长方向、长度，并显著提高其载流子迁移率。制备的光电探测器性能优异。

技术领域

本发明涉及纳米材料合成技术领域，具体地涉及一种一维硫硒化镉半导体纳米线的制备方法、一维硫硒化镉半导体纳米线及包括一维硫硒化镉半导体纳米线的器件。

背景技术

半导体纳米线/带在电子、光电子和纳电子机械器械中起重要作用，它同时还可以作为其他材料中的添加物、集成电路中的连线、场发射器件和纳米传感器。II-VI族半导体纳米线具有独特的光电特性，十分有希望成为下一代高性能光电材料。在众多的光电器件研究领域，通过掺杂改变半导体纳米线载流子迁移率，可以大大改善其光电特性。半导体纳米线的迁移率与多种因素有关，例如纳米线的生长方向、掺杂、结晶质量及表面态等。

目前产生均匀掺杂的混合半导体纳米线仍然具有挑战。目前，纳米线的生长模式主要有两种，气液固生长模式和气固生长模式。在气液固生长模式中，生长纳米线的催化剂熔点低于纳米线生长的温度，生长过程是在液相下完成，各个晶面生长较为均匀，一般没有很好的可控性。在气固生长模式中，高熔点金属催化剂一直以固态晶体存在，可以调控其最低能量晶面来选择性外延纳米线，控制纳米线的生长。本发明因此而来。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明目的是：提供了一种一维硫硒化镉半导体纳米线的制备方法，采用化学气相沉积的方法能够大面积批量生长，可有效控制半导体纳米线的生长方向、长度，并显著提高其载流子迁移率。制备的光电探测器性能优异。

本发明的技术方案是：

一种一维硫硒化镉半导体纳米线的制备方法，包括以下步骤：

S01：在衬底上沉积一金属催化剂薄膜；

S02：在保护气存在下，均匀混合硫化镉和硒化镉；

S03：将步骤S01的衬底和混合的硫化镉与硒化镉进行加温，通过化学气相沉积方法得到一维纳米线。

优选的技术方案中，所述步骤S01中金属催化剂薄膜为Ni、Cr、或Pt，所述金属催化剂薄膜厚度为5nm-10nm。

优选的技术方案中，所述步骤S02的保护气为N₂和Ar₂混合气，混合比例为N₂：Ar₂=6：4。

优选的技术方案中，所述步骤S03中加温方法包括，先加热至690-850℃，保持一定时间后，将温度控制在500-620℃。

优选的技术方案中，所述步骤S02中硫化镉和硒化镉混合比例为CdS：CdSe=3.7：6.3。

本发明还公开了一种一维硫硒化镉半导体纳米线，采用上述任一项所述的一维硫硒化镉半导体纳米线的制备方法得到一维硫硒化镉半导体纳米线。

本发明又公开了一种器件，包括上述方法制备的一维硫硒化镉半导体纳米线。

本发明又公开了一种光电探测器，从下到上依次包括：二氧化硅衬底、两侧金属电极以及一维硫硒化镉半导体纳米线，所述一维硫硒化镉半导体纳米线为上述的一维硫硒化镉半导体纳米线。

本发明又公开了一种光电探测器的制备方法，包括：

S11：在衬底上沉积一金属催化剂薄膜；

S12：在保护气存在下，均匀混合硫化镉和硒化镉；

S13：将步骤S11的衬底和混合的硫化镉与硒化镉进行加温，通过化学气相沉积方法得到纳米线，并在保护气流下快速冷却至室温；