一种硒化铋（BiSe）纳米线/纳米带及其制备方法

本发明属于无机材料，具体涉及一种硒化铋(bise)纳米线/纳米带及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，随着低维材料的不断发展，研究发现许多具有纳米结构的材料(如二维薄膜,一维纳米线)具有比块状材料更好的特殊性能。其中，(bi2)m(bi2se3)n(m,n都是整数)系列的拓扑绝缘材料具有典型的五原子层se-bi-se-bi-se(bi2se3)和双层bi-bi(bi2)组成的层状异质结构。但与bi2se3(m＝0,n＝1)不同的是，bise(m＝1,n＝2)具备bi2双层，而非由单一的五原子层bi-se-bi-se-bi重复堆叠形成，且其由于具有特殊的晶体结构以及优异的电输运性质而被认为是潜在的新型近室温热电材料。

2、对于拓扑绝缘体来说，为了避免体态对表面态的影响，具有高比表面积的纳米结构是进行拓扑性质研究很好的选择，所以实现纳米材料的制备尤为重要。截止目前，(bi2)m(bi2se3)n型拓扑绝缘纳米材料的制备取得了一定的进展。比如，有研究利用分子延外束设备在蓝宝石衬底上生长出在2μm大范围内表面形貌平整，高度差小的bi2se3薄膜。也有研究利用热蒸发法通过vls机制在硅衬底上制备出直径约410nm，长度20～200μm的bi2se3纳米线。还有研究利用真空热蒸发法在高真空镀膜机上生长出厚度约500nm，晶粒为片状外形的bise薄膜。然而，目前生长的(bi2)m(bi2se3)n型拓扑绝缘纳米材料多是多维纳米结构，对于一维bise纳米线/纳米带的生长目前尚未有人报道。而且，由于一维纳米结构与常规尺寸材料相比有着特殊的物理性质，有望进一步扩大材料的应用范围。因此，研发生长出具有典型一维特征的bise具有重要的应用前景。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种硒化铋(bise)纳米线/纳米带的制备方法，所制得的(bise)纳米线/纳米带形状规则，具有典型的一维特征，并改善了其物理性质，扩大其应用范围。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、本发明第一方面提供了一种硒化铋(bise)纳米线/纳米带的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、以bi2se3粉末和bi粉作为生长源，有/无镀au膜的石英片作为生长衬底，然后将bi2se3粉末置于化学气相沉积设备反应区域的加热中心，bi粉置于加热中心上游，石英衬底置于加热中心下游；

5、s2、排除反应区域内的氧气，再输入稀有气体作为载气，将反应区域的气压维持在一定范围后，加热到一定温度经反应而制备得到硒化铋(bise)纳米线/纳米带。

6、本发明利用简单的化学气相沉积方法，通过以bi2se3粉末和bi粉作为生长源，以有/无镀au膜的石英片作为生长衬底，在稀有气体作为载气的条件下，加热到一定温度后经反应制备得到一种硒化铋(bise)纳米线/纳米带。本发明中，对石英衬底选择是否进行镀au膜处理，对实验生长效果不同。其中，与无镀au膜处理的石英衬底的生长效果相比，镀au膜处理的石英衬底生长出bise纳米线/纳米带的数量更多，更密集。

7、优选地，步骤s1中，所述bi2se3粉末和bi粉的质量比为1:1。

8、优选地，步骤s1中，所述bi粉距离加热中心2～10cm，无镀au膜的石英衬底距离加热中心9～14cm，有镀au膜的石英衬底距离加热中心9～11cm。

9、更优选地，无镀au膜的石英衬底距离加热中心9～12cm，有镀au膜的石英衬底距离加热中心9～10cm。

10、优选地，步骤s2中，反应的温度为640～680℃，时间为0.5～6h。

11、更优选地，反应的温度为640～680℃，时间为1～2h。

12、优选地，步骤s2中，所述稀有气体包括ar气，气流量控制在50～100sccm。

13、优选地，步骤s2中，将反应区域的气压维持在150pa以下。

14、本发明第二方面提供了由第一方面所述的制备方法制备得到的硒化铋(bise)纳米线/纳米带。

15、本发明所制得的硒化铋纳米线/纳米带的化学式为bise，属于(bi2)m(bi2se3)n化合物，其中m＝1，n＝2。同时，所制得的(bise)纳米线/纳米带形状规则，具有典型的一维特征，纳米线/纳米带的长度为10～300μm，直径在200～800nm，这种较大的长径比改善了其物理性质，使其应用范围得到扩大，应用前景广阔。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、本发明提供了一种硒化铋(bise)纳米线/纳米带的制备方法，以bi2se3粉末和bi粉作为生长源，以有/无镀au膜的石英片作为生长衬底，调控石英衬底距离加热中心的距离后，在稀有气体作为载气的条件下加热到一定温度经反应而制备得到。所制得的(bise)纳米线/纳米带形状规则，具有典型的一维特征。同时，所得(bise)纳米线/纳米带的长度为10～300μm，直径在200～800nm，这种较大的长径比改善了其物理性质，进而扩大其应用范围(较大长径比的一维结构半导体材料可以更好地应用于纳米级别的半导体器件中，提高器件性能)。此外，本发明采用化学气相沉积法生长出一种硒化铋(bise)纳米线/纳米带的工艺，步骤简单，易操作、推广，产物纯度高，能快速大量制备，且对环境污染小，因而具有重要的研究价值和广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种硒化铋(bise)纳米线/纳米带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种硒化铋(bise)纳米线/纳米带的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述bi2se3粉末和bi粉的质量比为1:1。

3.根据权利要求1所述的一种硒化铋(bise)纳米线/纳米带的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述bi粉距离加热中心2～10cm，无镀au膜的石英衬底距离加热中心9～14cm，有镀au膜的石英衬底距离加热中心9～11cm。

4.根据权利要求3所述的一种硒化铋(bise)纳米线/纳米带的制备方法，其特征在于，无镀au膜的石英衬底距离加热中心9～12cm，有镀au膜的石英衬底距离加热中心9～10cm。

5.根据权利要求1所述的一种硒化铋(bise)纳米线/纳米带的制备方法，其特征在于，步骤s2中，反应的温度为640～680℃，时间为0.5～6h。

6.根据权利要求5所述的一种硒化铋(bise)纳米线/纳米带的制备方法，其特征在于，反应的温度为640～680℃，时间为1～2h。

7.根据权利要求1所述的一种硒化铋(bise)纳米线/纳米带的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述稀有气体包括ar气，气流量控制在50～100sccm。

8.根据权利要求1所述的一种硒化铋(bise)纳米线/纳米带的制备方法，其特征在于，步骤s2中，将反应区域的气压维持在150pa以下。

9.由权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的硒化铋(bise)纳米线/纳米带。

技术总结
本发明属于无机材料技术领域，具体涉及一种硒化铋(BiSe)纳米线/纳米带及其制备方法。本发明提供了一种硒化铋(BiSe)纳米线/纳米带的制备方法，利用简单的化学气相沉积方法，通过以Bi<subgt;2</subgt;Se<subgt;3</subgt;粉末和Bi粉作为生长源，以有/无镀Au膜的石英片作为生长衬底，在稀有气体作为载气的条件下，加热到一定温度后经反应制备而成。同时，所制得的硒化铋(BiSe)纳米线/纳米带形状规则，具有典型的一维特征。此外，本发明的制备方法步骤简单，能快速大量制备，产物纯度高，且对环境污染小，易于操作、推广，因而具有重要的研究价值和广阔的应用前景。

技术研发人员：简基康,禤振扬
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4