專利名稱：一種半弧形Bi₂Se₃超薄納米片的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米材料,具體是一種半弧形Bi2Se3超薄納米片的制備方法。
背景技術(shù)：
8“5%是一種重要的功能材料，得益于其優(yōu)良的各向異性層狀結(jié)構(gòu)，它具有的優(yōu)良光電、熱電性能和整流效應(yīng)而被應(yīng)用于熱電和光電子器件。最近，Bi2Se3作為一種拓?fù)浣^緣體材料受到微電子領(lǐng)域的關(guān)注，這類材料的表面態(tài)具有金屬性能，表面態(tài)電子在不加外場(chǎng)的情況下能形成自旋電子流，在自旋電子器件有潛在的應(yīng)用。納米尺度的Bi2Se3由于尺寸小，表現(xiàn)出比塊體材料更加優(yōu)越的光電磁性能，厚度僅幾納米的拓?fù)浣^緣體不但具有奇特的物理性質(zhì)，而且還是拓?fù)浣^緣體應(yīng)用于平面器件的基礎(chǔ)。另外，作為拓?fù)浣^緣體還具有以下優(yōu)點(diǎn)
拓?fù)浣^緣體是一種新的量子物質(zhì)態(tài)，完全不同與傳統(tǒng)概念上的“金屬”和“絕緣體”，它是一種內(nèi)部絕緣，界面允許電荷移動(dòng)的材料。這類材料有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)1、它們是純的化學(xué)相，非常穩(wěn)定且易合成；2、這類材料表面態(tài)中只有一個(gè)狄拉克點(diǎn)存在，是最簡(jiǎn)單的強(qiáng)拓?fù)浣^緣體，這種簡(jiǎn)單性為理論模型的研究提供了很好的平臺(tái)；3、該材料的體能隙非常大，特別是Bi2Se3，大約是O. 3eV(等價(jià)于3600k)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出室溫能隙尺度，這也意味著有可能實(shí)現(xiàn)室溫低能耗的自旋電子器件，應(yīng)用前景看好，屬于熱點(diǎn)研究領(lǐng)域；4、可以幫助確定基本物理常數(shù)，如光速、質(zhì)子電荷和普朗克常數(shù)。薄膜(平面)形態(tài)的拓?fù)浣^緣體的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是，其電子和自旋結(jié)構(gòu)受厚度、表面、界面等因素影響很大，因此，可以方便地通過(guò)控制這些參數(shù)來(lái)剪裁拓?fù)浣^緣體的電子和自旋結(jié)構(gòu)，這對(duì)拓?fù)浣^緣體的研究和應(yīng)用都具有很重要的意義。此外，現(xiàn)在的半導(dǎo)體工業(yè)主要是基于平面工藝，生長(zhǎng)在基底上的平面拓?fù)浣^緣體納米材料將更容易采用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體技術(shù)工藝加工成器件，投入實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的就是提供一種半弧形Bi2Se3超薄納米片的制備方法，該方法設(shè)備簡(jiǎn)單，能耗低，適合大規(guī)模生產(chǎn)；同時(shí)用該法制備的半弧形Bi2Se3超薄納米片可作為微電子器件中的納米弧形導(dǎo)線，為設(shè)計(jì)新穎的電子器件提供材料等，合成步驟少，操作簡(jiǎn)單，制得物性能優(yōu)良。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明的目所采用的技術(shù)方案是一種半弧形Bi2Se3超薄納米片的制備方法，其具體作法是a、配制混合溶液分別稱量Immol Bi (NO) 3 · 5H20,1. 5mmol Se, lmmol Na2SO3,將其混合后放入高壓釜內(nèi)襯。在高壓釜內(nèi)襯中加入80mL乙醇，用玻璃棒攪拌越5min。b、水熱反應(yīng)封閉高壓釜后，將其放入箱式爐加熱至200° C，12h，待自然冷卻后取出。
C、離心過(guò)濾將b步反應(yīng)后所得的溶液超聲5-8分鐘，1000轉(zhuǎn)/分離心過(guò)濾，將濾液于80° C下干燥得灰黑色產(chǎn)物，即為半弧形Bi2Se3超薄納米片。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用液相沉淀法，直接以硒粉為硒源，以Na2SO3作穩(wěn)定劑、配位劑和還原齊[J，Bi (NO)3 ·5Η20提供Bi3+，在200°C下反應(yīng)生成半弧形Bi2Se3超薄納米片。本發(fā)明方法在低溫液態(tài)下反應(yīng)，操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)溫和，耗能小，對(duì)設(shè)備無(wú)特殊要求，適合大規(guī)模生產(chǎn)。實(shí)驗(yàn)證明，制得的半弧形Bi2Se3超薄納米片結(jié)構(gòu)漂亮，尺寸在100-300nm，厚度在20nm左右，呈明顯的弧形結(jié)構(gòu)。制得的半弧形Bi2Se3超薄納米片，可為新型的熱電材料和拓?fù)浣^緣體材料，有望表現(xiàn)出獨(dú)特的光、電、磁等物理特性。同時(shí)，可以設(shè)計(jì)新型的微電子器件，如量子計(jì)算機(jī)等?！?br> 下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例一制備的半弧形Bi2Se3超薄納米片的掃描照片(SEM)。圖2是本發(fā)明實(shí)施例一制備的半弧形Bi2Se3超薄納米片X射線衍射圖(XRD)。圖3是本發(fā)明實(shí)施例二制備的半弧形Bi2Se3超薄納米片的掃描照片(SEM)。圖4是本發(fā)明實(shí)施例三制備的半弧形Bi2Se3超薄納米片的掃描照片(SEM)。圖5是本發(fā)明實(shí)施例四制備的半弧形Bi2Se3超薄納米片的掃描照片(SEM)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一一種半弧形Bi2Se3超薄納米片的制備方法，其具體作法是a、配制混合溶液分別稱量Immol Bi (NO) 3 · 5H20,1. 5mmol Se, lmmol Na2SO3,將其混合后放入高壓釜內(nèi)襯。在高壓釜內(nèi)襯中加入80mL乙醇，用玻璃棒攪拌越5min。b、水熱反應(yīng)封閉高壓釜后，將其放入箱式爐加熱至200° C，12h，待自然冷卻后取出。C、離心過(guò)濾將b步反應(yīng)后所得的溶液超聲5-8分鐘，1000轉(zhuǎn)/分離心過(guò)濾，將濾液于80° C下干燥得灰黑色產(chǎn)物，即為半弧形Bi2Se3超薄納米片。圖I是本發(fā)明實(shí)施例一制備的半弧形Bi2Se3超薄納米片的掃描照片(SEM)，由圖I可見(jiàn)，所得產(chǎn)物為半弧形Bi2Se3超薄納米片，可以清晰的看到類似于玉璧的弧形結(jié)構(gòu)，尺寸均在100-300納米左右，厚度在20nm左右。圖2是制備的半弧形Bi2Se3超薄納米片X射線衍射圖(XRD)，從圖中可以看出所得產(chǎn)物為純相的Bi2Se3 ；圖1、2說(shuō)明本例的制得物確實(shí)是半弧形Bi2Se3超薄納米片。圖3是本發(fā)明實(shí)施例二制備的半弧形Bi2Se3超薄納米片的掃描照片(SEM)，同樣可見(jiàn)半弧形Bi2Se3超薄納米片
實(shí)施例二本例的具體作法是a、配制混合溶液分別稱量O. Immol Bi (NO) 3 · 5H20，O. 5mmol Se，lmmol Na2SO3,將其混合后放入高壓釜內(nèi)襯。在高壓釜內(nèi)襯中加入80mL乙醇，用玻璃棒攪拌約5min。b、水熱反應(yīng)封閉高壓釜后，將其放入箱式爐加熱至200° C，12h，待自然冷卻后取出。C、離心過(guò)濾將b步反應(yīng)后所得的溶液超聲5-8分鐘，1000轉(zhuǎn)/分離心過(guò)濾，將濾液于80° C 下干燥得灰黑色產(chǎn)物，即為半弧形Bi2Se3超薄納米片。實(shí)施例三本例的具體作法是a、配制混合溶液分別稱量O. 3mmol Bi (NO) 3 · 5H20,0. 6mmol Se, lmmol Na2SO3,將其混合后放入高壓釜內(nèi)襯。在高壓釜內(nèi)襯中加入80mL乙醇，用玻璃棒攪拌5min。b、水熱反應(yīng)封閉高壓釜后，將其放入箱式爐加熱至200° C，12h，待自然冷卻后取出。C、離心過(guò)濾將b步反應(yīng)后所得的溶液超聲5-8分鐘，1000轉(zhuǎn)/分離心過(guò)濾，將濾液于80° C下干燥得灰黑色產(chǎn)物，即為半弧形Bi2Se3超薄納米片。產(chǎn)物掃描圖如圖4所示。實(shí)施例四本例的具體作法是a、配制混合溶液分別稱量O. 5mmol Bi (NO) 3 · 5H20, lmmol Se, lmmol Na2SO3,將其混合后放入高壓釜內(nèi)襯。在高壓釜內(nèi)襯中加入80mL乙醇，用玻璃棒攪拌約5min。b、水熱反應(yīng)封閉高壓釜后，將其放入箱式爐加熱至200° C，12h，待自然冷卻后取出。C、離心過(guò)濾將b步反應(yīng)后所得的溶液超聲5-8分鐘，1000轉(zhuǎn)/分離心過(guò)濾，將濾液于80° C下干燥得灰黑色產(chǎn)物，即為半弧形Bi2Se3超薄納米片。產(chǎn)物掃描圖如圖5所示。采用本發(fā)明的基本方案，在實(shí)際實(shí)施中還可比較寬泛地變化實(shí)際反應(yīng)條件，其中，Bi (NO)3 AH2C^Seja2SO3的濃度比在I : 5 10均可有一定達(dá)到目的物要求的實(shí)際產(chǎn)物。
權(quán)利要求
1.一種半弧形Bi2Se3超薄納米片的制備方法，采用液相沉淀法，其具體作法是 a、配制混合溶液 分別稱量 0. I-Immol Bi (NO)3 5H20,0. 5-1. 5mmol Se, lmmol Na2SO3,將其混合后放入高壓釜內(nèi)襯，在高壓釜內(nèi)襯中加入80mL乙醇，用玻璃棒攪拌越5min ； b、水熱反應(yīng) 封閉高壓釜后，將其放入箱式爐加熱至200° C，12h，待自然冷卻后取出； C、離心過(guò)濾 將b步反應(yīng)后所得的溶液超聲震蕩5-8分鐘，1000轉(zhuǎn)/分離心過(guò)濾，將濾液于80° C下干燥得灰黑色產(chǎn)物，即為半弧形Bi2Se3超薄納米片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半弧形Bi2Se3超薄納米片的制備方法，其具體作法是a、配制混合溶液分別稱量0.1-1mmol Bi(NO)3·5H2O，0.5-1.5mmol Se，1mmolNa2SO3,將其混合后放入高壓釜內(nèi)襯。在高壓釜內(nèi)襯中加入80mL乙醇，用玻璃棒攪拌越5min。b、水熱反應(yīng)封閉高壓釜后，將其放入箱式爐加熱至200°C，12h，待自然冷卻后取出。c、離心過(guò)濾將b步反應(yīng)后所得的溶液超聲5-8分鐘，1000轉(zhuǎn)/分離心過(guò)濾，將濾液于80℃下干燥得灰黑色產(chǎn)物，即為半弧形Bi2Se3超薄納米片。合成步驟少，操作簡(jiǎn)單，目的產(chǎn)物物性能優(yōu)良。
文檔編號(hào)C01B19/04GK102807195SQ201210264930
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者楊峰, 黎穎, 趙勇 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)