本發(fā)明涉及光電材料和器件，尤其涉及具有寬譜段體光伏響應的范德華碲納米材料及其制備方法和應用、光電器件及其制備方法。

背景技術：

1、高效的光電轉換在成像、自由空間通信和清潔能源等多種應用中至關重要。作為一種二階光學效應，體光伏效應由于其在克服傳統(tǒng)p-n結光伏效應中固有的shockley-queisser效應極限存在巨大的潛力，已成為深入研究的熱電。最初在鐵電氧化物材料(如linbo3、batio3和pb(zrxti1-x)o3)中觀察到的體光伏效應為在各種材料中進行廣泛研究提供了前所未有的機會。除了鐵電氧化物材料，近期的研究還深入探討了鐵電超晶格、鈣鈦礦型鹵化物、有機晶體、半金屬和范德瓦爾斯材料。值得注意的是，具有低維性、強對稱破缺和高應變兼容性的范德瓦爾斯材料展示了出色的體光伏效應。例如，面內拉伸應變破壞了菱面體型mos2的反轉對稱性，在630nm光照下產生了高達10a·cm-2體光伏響應電流。由于半導體和異質結構中的帶間光學躍遷，目前體光伏響應主要集中在從紫外到可見光的有限波長范圍內。盡管在半金屬中的berry曲率和散射可以產生中波紅外體光伏響應，但由于偏振單波長激光產生的光電躍遷概率較低，導致同一個光功率下，體光伏響應的光電流密度大大下降。因此，如何實現(xiàn)寬譜段和高光電流密度的體光伏響應是需要解決的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供具有寬譜段體光伏響應的范德華碲納米材料及其制備方法和應用、光電器件及其制備方法。所述制備方法制備得到的范德華碲納米材料可以使光電器件的體光伏響應具有很寬的譜段和高光電流密度。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術方案：

3、本發(fā)明提供了一種范德華碲納米材料的制備方法，包括以下步驟：

4、以碲化硒為原料，在襯底的表面進行化學氣相沉積，得到所述范德華碲納米材料；

5、所述化學氣相沉積在通氮氣的條件下進行。

6、優(yōu)選的，所述襯底包括硅襯底、玻璃襯底、云母襯底或藍寶石襯底；

7、所述襯底的厚度為500nm～500μm。

8、優(yōu)選的，所述通氮氣的過程中，氮氣的流量為30～80sccm。

9、優(yōu)選的，所述化學氣相沉積在加熱的條件下進行；

10、所述加熱的溫度為550～700℃，保溫時間為20～60min。

11、本發(fā)明還提供了上述技術方案所述制備方法制備得到的范德華碲納米材料，所述范德華碲納米材料的長度為3.73～12.28μm，厚度小于200nm。

12、本發(fā)明還提供了上述技術方案所述的范德華碲納米材料在光電器件中的應用。

13、本發(fā)明還提供了一種光電器件，包括范德華碲納米材料和所述范德華碲納米材料兩端的金屬電極；

14、所述范德華碲納米材料為上述技術方案所述的范德華碲納米材料。

15、優(yōu)選的，所述所述范德華碲納米材料兩端的金屬電極之間的距離為2.5～14.5μm；

16、所述范德華碲納米材料的寬度為0.2～7.8μm。

17、優(yōu)選的，所述金屬電極的材料為金、鉑和鈀中的一種或幾種。

18、本發(fā)明還提供了上述技術方案所述光電器件的制備方法，包括以下步驟：

19、在表面為范德華碲納米材料的襯底上涂覆光刻膠后，選取一個范德華碲納米材料，依次進行電子束光刻和顯影至在選取的范德華碲納米材料的兩端暴露出制備電極的位置后，蒸鍍電極，去除光刻膠，得到所述光電器件。

20、本發(fā)明提供了一種范德華碲納米材料的制備方法，包括以下步驟：以碲化硒為原料，在襯底的表面進行化學氣相沉積，得到所述范德華碲納米材料；所述化學氣相沉積在通氮氣的條件下進行。由于范德華碲納米材料中每個te原子與兩個最近的鄰居共價鍵合，形成螺旋鏈。te鍵被其他六個te鏈包圍并堆疊，并通過弱范德華力結合成六邊形結構。te屬于非中心對稱的p21空間群，這個非對稱中心將會導致體光伏效應。而通過本發(fā)明所述制備方法生長出范德華碲具有高晶體質量，具有更強的空間非對稱性，進而展現(xiàn)出更加優(yōu)異的體光伏效應。

21、本發(fā)明還提供了一種光電器件，包括范德華碲納米材料和所述范德華碲納米材料兩端的金屬電極；所述范德華碲納米材料為上述技術方案所述的范德華碲納米材料。所述光電器件的體光伏效應具有很寬譜段，覆蓋390nm的紫外到3.8μm的中波紅外波段；且所述光電器件在通訊波段1.3μm具有高電流密度，高達70.4a·cm-2。

技術特征：

1.一種范德華碲納米材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述襯底包括硅襯底、玻璃襯底、云母襯底或藍寶石襯底；

3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述通氮氣的過程中，氮氣的流量為30～80sccm。

4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述化學氣相沉積在加熱的條件下進行；

5.權利要求1～4任一項所述制備方法制備得到的范德華碲納米材料，其特征在于，所述范德華碲納米材料的長度為3.73～12.28μm，厚度小于200nm。

6.權利要求5所述的范德華碲納米材料在光電器件中的應用。

7.一種光電器件，其特征在于，包括范德華碲納米材料和所述范德華碲納米材料兩端的金屬電極；

8.如權利要求7所述的光電器件，其特征在于，所述范德華碲納米材料兩端的金屬電極之間的距離為2.5～14.5μm；

9.如權利要求7所述的光電器件，其特征在于，所述金屬電極的材料為金、鉑和鈀中的一種或幾種。

10.權利要求7～9任一項所述光電器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術總結
本發(fā)明涉及光電材料和器件技術領域，尤其涉及一種具有體光伏響應的范德華碲納米材料及其制備方法和應用、光電器件及其制備方法。本發(fā)明提供了一種范德華碲納米材料的制備方法，包括以下步驟：以碲化硒為原料，在襯底的表面進行化學氣相沉積，得到所述范德華碲納米材料；所述化學氣相沉積在通氮氣的條件下進行。所述制備方法制備得到的范德華碲納米材料可以使光電器件的體光伏響應具有很寬的譜段和高光電流密度。

技術研發(fā)人員：胡偉達,王振,王鵬,趙天歌,余羿葉,王芳,姚碧霂
受保護的技術使用者：中國科學院上海技術物理研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/30