CN105648535B - 一种制备硫系化合物异质结构的装置及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备硫系化合物异质结构的装置及其制备方法，属于半导体材料技术领域，该装置包括管式炉(5)和石英管(1)，所述的石英管(1)穿过管式炉(5)内部，两端暴露在管式炉(5)外，石英管(1)的两个端口分别为第一管口(8)和第二管口(9)；靠近第一管口(8)处装有冷阱(7)；石英管(1)内设有三个滑槽，分别为第一滑槽(6a)、第二滑槽(6b)和第三滑槽(6c)，每个滑槽内设有两个磁铁滑块。本发明所述的制备硫系化合物异质结构的方法及装置，使不同材料的沉积过程都处于真空环境下，且避免了不同材料之间的交叉污染，操作简单、成本低廉，制备得到的异质结构界面结构完整，结晶质量优良。

Description

一种制备硫系化合物异质结构的装置及其制备方法
技术领域
本发明涉及半导体材料技术领域，尤其涉及一种在真空管式炉设备中制备硫系化合物薄膜或纳米异质结构的方法及装置。
背景技术
硫系化合物是非常重要的功能材料。由不同化学成分硫系化合物构成的异质结构，包括薄膜异质结、量子阱/超晶格，各种低维纳米形态异质结以及壳/核纳米结构，是实现具有新颖光电、光伏、热电、量子信息功能器件的基础。以这些异质结构为基本构成单元的器件性能是与异质结构的质量完全相关的。如在热电应用中，把不同类型的硫系化合物交替沉积为异质结构量子阱薄膜，这样传热的声子在不同的异质界面间能够被有效反射掉，从而可以降低器件热导率，获得更大的热电或者辐射探测功率输出(参见文献Nature413,597(2001))。
从生长制备的角度来看，硫系化合物的饱和蒸汽压高，因此在制备其异质结构时生长环境中不同材料的剩余气压很高，容易交叉污染。而硫系化合物熔点一般都较低，因此其异质结构的生长温度也较低。异质结构制备工艺中更关键的一点是由于清洁的材料表面暴露在大气环境下时会严重改性，以这种表面相互结合的异质结构其性质将大大偏离理想预期，因此异质结构的生长一般都要求在真空或者无异质污染环境下进行。另外，异质结构的实际应用前景还将取决于技术上能否实现低成本、快速以及可重复生产，因此开发满足前述要求的适当技术非常重要。
目前就常见的异质结构制备方法而言，化学沉积制备方式由于反应温度太高，一般的电化学沉积法、水热合成法等都不适用于制备高质量硫系化合物异质结构，历史上曾经使用过改进的金属有机化学气相沉积法(MOCVD)成功地制备出了硫系化合物超晶格结构(参见文献Appl.Phys.Lett.75,1104(1999)以及专利WO9741276-A；WO9741276-A1；US6071351-A)，但是这种方法所需设备结构较为复杂，操作繁琐，采用的化合物源有相当的毒性，使用成本很高。而物理沉积方法中，溅射法和热蒸法制备的硫系化合物的结晶以及表面形貌质量不佳，也不适用于进一步生长高质量的异质结构。分子束外延法(MBE)能制备出质量最佳的硫系化合物异质结量子结构(参见文献Appl.Phys.Lett.99,023112(2011))，但其和MOCVD法一样存在操作复杂，成本高昂的缺点，不适用于灵活方便地制备异质结构。目前较为经济的物理汽相输运沉积法(PVD)被揭示出可以制备出高质量的硫系化合物单晶薄膜而引起了广泛关注(参见文献Nat.Chem.4,281(2012)与Appl.Phys.Lett.102,074106(2013))，然而这种在一根管式炉内同时放置生长源和衬底的生长技术很难用于生长由两种材料交替沉积构成的异质结构。一种改进的PVD方法是在水平管式炉中引入磁力耦合装置，利用磁力耦合吸引的方式移动炉管中的蒸发源和衬底以达到原位更换蒸发源材料和调节薄膜生长温度的目的，实现不同材料的交替沉积以制备出异质结构(如文献J.Am.Chem.Soc.130,6252(2008)所述)，但这种方法并未深入考虑解决在同一根炉管中不同蒸发源的交互污染问题。
发明内容
为克服现有电化学沉积、共蒸发法等技术制备硫系化合物异质结质量不高，而MOCVD、MBE等方法制备硫系化合物异质结构成本昂贵、操作复杂，PVD法很难避免蒸发源交叉污染的技术缺陷，本发明公开了一种在真空管式炉中制备硫系化合物异质结构的装置及方法。
本发明采用如下技术方案：
本发明的制备硫系化合物异质结构的装置，包括管式炉和石英管，所述的石英管穿过管式炉内部，两端暴露在管式炉外，石英管的两个端口分别为第一管口和第二管口；靠近第一管口处装有冷阱；石英管内设有三个滑槽，分别为第一滑槽、第二滑槽和第三滑槽，每个滑槽内设有两个磁铁滑块。
所述冷阱宽度在20厘米以上，冷阱采用循环水冷或液氮制冷。第一管口后冷阱的使用可使炉膛内受热蒸发出的原料蒸气吸附于受到冷却的石英管壁上，可以有效避免第一管口处待蒸源和衬底受污染。
所述石英管第一管口连有气体流量控制装置；石英管第二管口连有抽真空装置。
利用本发明的装置制备硫系化合物异质结构的方法的具体步骤如下：
步骤1.将盛放有两种硫系化合物蒸发源材料的源坩埚分别置于石英管内第一管口和石英管中心区上，将盛放衬底的石英舟放置于靠近第二管口的生长位置处，密封石英管并抽真空；
步骤2.设置好冷阱，对第一管口进行冷却；
步骤3.从石英管的第一管口通入载气，加热石英管中心区，使中心区温度达到第一种材料的蒸发温度，第二管口前衬底位置温度达到沉积第一种材料所需的温度后，开始生长第一种材料的薄膜或纳米结构；
步骤4.第一种材料的沉积生长完成后，停止通入载气及加热，待石英管温度稍微冷却后，利用磁耦合装置将盛放第一种材料的坩埚以及衬底移动至第一管口处；
步骤5.高温加热石英管中心区域，并提高载气气流，蒸除石英生长管内壁吸附的残留材料；
步骤6.待石英管处理完成并冷却后，停止通入载气及加热，利用磁耦合装置将盛放第二种材料的坩埚以及石英舟分别移动至管中心和第二管口前生长位置；
步骤7.从石英管的第一管口通入载气，加热石英管中心区，使中心温度达到第二种材料的蒸发温度，第二管口前放置衬底位置温度达到沉积第二种材料所需温度后，进行第二种材料在第一种材料表面的沉积生长。
所述步骤3-7多次重复操作能实现多层膜或多周期纳米结构的生长。
所述源坩埚为筒形结构，且开口指向载气气流输运方向，有利于抑制生长过程中源蒸汽的逆扩散，减少对放置在第一管口处其它源的污染。
所述源坩埚和盛放衬底的石英舟放置于每根滑槽内的两个磁性滑块之间，用以实现磁力耦合推动坩埚或衬底。
所述步骤5中，对石英管进行高温去气的中心点温度为800度，载气气流>5升/分钟。
作为优选的技术方案之一：硒化铋/碲化锑单晶薄膜单异质结的制备方法的具体步骤如下：
步骤1.称量硒化铋和碲化锑粉末分别装入源坩埚；将Si(111)进行清洗，并用氢氟酸腐蚀工艺去除表面氧化层后放于样品托上；从石英管与抽真空装置连接的开口处将盛放有硒化铋粉末的源坩埚、碲化锑粉末的源坩埚以及放置有Si衬底的样品托分别平放于石英管中的第三滑槽，第一滑槽以及第二滑槽内，并使源坩埚的开口指向抽真空装置；密封真空管后通过抽真空装置抽真空使管内气压低于3×10-3帕；
步骤2.将冷阱安装于第一管口后方靠近管式炉处，并开始冷却循环将温度保持在15℃；
步骤3.利用磁性滑块将源坩埚沿第一滑槽推送至管式炉中心位置后移回至第二管口后管式炉外；利用磁性滑块沿第二滑槽将样品托推送至第二管口前管式炉内生长位置后移回至第二管口后管式炉外；用磁性滑块将源坩埚沿第三滑槽推送至第一管口处后移回至第二管口后管式炉外；
步骤4.打开气体流量控制装置并设定氩气载气流量为0.5升/分钟，将管式炉中心温度加热至480℃后，开始生长第一层碲化锑薄膜，共生长10分钟；
步骤5.待石英管冷却后，分别利用磁性滑块将样品托沿第二滑槽以及用磁性滑块将源坩埚沿第一滑槽推送至第一管口处后移回至第二管口后管式炉外；设定氩气载气流量为5升/分钟，将管式炉中心温度升至800℃后，对石英管高温去气30分钟；
步骤6.待石英管冷却后，利用磁性滑块将样品托沿第二滑槽推送至第二管口前管式炉内生长位置后移回至第一管口处；利用磁性滑块将源坩埚沿第三滑槽推送至管式炉中心位置后移回至第一管口处；
步骤7.打开气体流量控制装置并设定氩气载气流量为0.5升/分钟，将管式炉中心温度加热至550℃后，开始生长第二层硒化铋薄膜，共生长20分钟；
步骤8.生长完成后，依次将管式炉降温至室温，停止载气，停止冷阱，停止真空设备，充气并取出样品待测。
作为优选的技术方案之二：碲化锑/硒化铋单晶异质结纳米带的制备方法的具体步骤如下：
步骤1.称量碲化锑和硒化铋粉末分别装入源坩埚；将表面镀有金纳米颗粒的Si衬底放于样品托上；从石英管与抽真空装置连接的开口处将盛放有硒化铋粉末的源坩埚、碲化锑粉末的源坩埚以及放置有Si衬底的样品托分别平放于石英管中的第三滑槽，第一滑槽以及第二滑槽内，并使源坩埚的开口指向抽真空装置；密封真空管后通过抽真空装置抽真空使管内气压低于3×10-3帕；
步骤2.将冷阱安装于第一管口后方靠近管式炉处，并开始冷却循环将温度保持在10℃；
步骤3.利用磁性滑块将源坩埚沿第一滑槽推送至管式炉中心位置后移回至第二管口后管式炉体外；利用磁性滑块沿第二滑槽将样品托推送至第二管口前管式炉内生长位置后移回至第二管口后管式炉外；用磁性滑块将源坩埚沿第三滑槽推送至第一管口处后移回至第二管口后管式炉外；
步骤4.打开气体流量控制装置并设定氩气载气流量为0.75升/分钟，将管式炉中心温度加热至580℃后，开始生长第一层硒化铋纳米线，共生长30分钟；
步骤5.待石英管冷却后，分别利用磁性滑块将样品托沿第二滑槽以及用磁性滑块将源坩埚沿第一滑槽推送至第一管口处后移回至第二管口后管式炉外；设定氩气载气流量为5升/分钟，将管式炉中心温度升至800℃后，对石英管高温去气30分钟；
步骤6.待石英管冷却后，利用磁性滑块将样品托沿第二滑槽推送至第二管口前管式炉内生长位置后移回至第一管口处；利用磁性滑块将源坩埚沿第三滑槽推送至管式炉中心位置后移回至第一管口处；
步骤7.打开气体流量控制装置并设定氩气载气流量为0.5升/分钟，将管式炉中心温度加热至530℃后，开始生长第二层碲化锑纳米线，共生长20分钟；
步骤8.生长完成后，依次将管式炉降温至室温，停止载气，停止冷阱，停止真空设备，充气并取出样品待测。
本发明的积极效果如下：
采用本发明所述的制备硫系化合物异质结构的方法及装置，在常规的真空管式炉结构上增加冷阱、管内滑槽和磁铁滑块后，就可以在不破坏真空的前提下制备出硫系化合物多周期的薄膜或者纳米异质结构，操作简单、成本低廉，制备得到的异质结构界面结构完整、无氧化现象和污染存在。
附图说明
图1示出本发明所述一种制备硫系化合物异质结构的方法实施步骤流程图；
图2示出本发明所述一种制备硫系化合物异质结构的装置的俯视剖面示意图；
图3为在本发明所述装置中，按照本发明所述方法但未使用冷阱以及未经过石英管高温去气步骤所制备的硒化铋/碲化铋薄膜异质结的X射线面外Theta–2Theta衍射图谱(上)；以及本发明实施例1所制备的硒化铋/碲化锑单晶薄膜异质结的X射线面外Theta–2Theta衍射图谱(下)。图中纵坐标表示对数化后的衍射峰强度，横坐标表示2Theta衍射角度，其中纵坐标为探测器计数值，没有单位，横坐标单位为度；
图4为本发明实施例1所制备的硒化铋/碲化锑单晶薄膜异质结截面的扫描电子显微镜图；
图中各附图标记名称为：1-石英管，2-第一源坩埚，3-第二源坩埚，4-样品托，5-管式炉体，6a-第一滑槽，6b-第二滑槽，6c-第三滑槽，7-冷阱，8-第一管口，9-第二管口，10-气体流量控制装置，11-抽真空装置，12a、12b、13a、13b、14a、14b-磁性滑块。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
如图2所示，本发明的制备硫系化合物异质结构的装置，包括管式炉5和石英管1，所述的石英管1穿过管式炉5内部，两端暴露在管式炉5外，石英管1的两个端口分别为第一管口8和第二管口9；靠近第一管口8处装有冷阱7；石英管1内设有三个滑槽，分别为第一滑槽6a、第二滑槽6b和第三滑槽6c，每个滑槽内设有两个磁铁滑块。
所述冷阱7宽度在20厘米以上，冷阱7采用循环水冷或液氮制冷。
所述石英管第一管口8连有气体流量控制装置10；石英管第二管口9连有抽真空装置11。
实施例1硒化铋/碲化锑单晶薄膜单异质结的生长。
如图1所示为本发明制备硒化铋/碲化锑单晶薄膜异质结的详细工艺流程图。其具体步骤如下：
步骤1.称量300mg硒化铋和碲化锑粉末分别装入筒形第一源坩埚2和第二源坩埚3；将Si(111)通过公知的清洗手段进行清洗，并用公知的氢氟酸腐蚀工艺去除表面氧化层后放于样品托4上；从石英管1与抽真空装置11连接的开口处将盛放有硒化铋粉末的第一源坩埚2、碲化锑粉末的第二源坩埚3以及放置有Si衬底的样品托4分别平放于石英管1中的第三滑槽6c，第一滑槽6a以及第二滑槽6b内，并使第一源坩埚2和第二源坩埚3的开口指向抽真空装置11；密封真空管后通过抽真空装置11抽真空使管内气压低于3×10-3帕。
步骤2.将冷阱7安装于第一管口8后方靠近管式炉体5处，并开始冷却循环将温度保持在15℃。
步骤3.利用磁性滑块12b将第二源坩埚3沿第一滑槽6a推送至管式炉体5中心位置后移回至第二管口9后管式炉体5外；利用磁性滑块13b沿第二滑槽6b将样品托4推送至第二管口9前管式炉体5内生长位置后移回至第二管口9后管式炉体5外；用磁性滑块14b将第一源坩埚2沿第三滑槽6c推送至第一管口8处后移回至第二管口9后管式炉体5外。
步骤4.打开气体流量控制装置10并设定氩气载气流量为0.5升/分钟，将管式炉体5中心温度加热至480℃后，开始生长第一层碲化锑薄膜，共生长10分钟。
步骤5.待石英管1冷却后，分别利用磁性滑块13b将样品托4沿第二滑槽6b以及用磁性滑块12b将第二源坩埚3沿第一滑槽6a推送至第一管口8处后移回至第二管口9后管式炉体5外。设定氩气载气流量为5升/分钟，将管式炉体5中心温度升至800℃后，对石英管1高温去气30分钟。
步骤6.待石英管1冷却后，利用磁性滑块13a将样品托4沿第二滑槽6b推送至第二管口9前管式炉体5内生长位置后移回至第一管口8处；利用磁性滑块14a将第一源坩埚2沿第三滑槽6c推送至管式炉体5中心位置后移回至第一管口8处。
步骤7.打开气体流量控制装置10并设定氩气载气流量为0.5升/分钟，将管式炉体5中心温度加热至550℃后，开始生长第二层硒化铋薄膜，共生长20分钟。
步骤8.生长完成后，依次将管式炉5降温至室温，停止载气，停止冷阱7，停止真空设备，充气并取出样品待测。
利用高分辨X射线衍射仪对上述方法制得的异质结构结晶质量进行了检测，结果如图3(下)。来自于硒化铋(001)面和碲化锑(001)面的衍射峰(在曲线图中分别用菱形(硒化铋)和圆形(碲化锑)进行标注)清晰可见，并且与标准样品的峰位相吻合，说明该方法制得的两种薄膜均为单晶结构，且生长过程无杂相产生。将薄膜样品垂直截断后用扫描电子显微镜进行观察断面，结果如图4所示。可以看到，即使存在机械截断导致的轻微膜层脱落与应力损伤，硒化铋层与碲化锑层的界面还是能够清晰分辨。沿垂直于界面方向的X射线能谱仪线扫描发现，在仪器分辨能力之内未能探测到界面附近的杂质扩散现象，进一步说明本发明制备硫系化合物异质结构的方法可以避免交叉污染的发生。作为比较，我们未使用冷阱以及未经过石英管高温去气步骤，在同样的设备中以同样的载气气流和生长温度进行了硒化铋/碲化铋异质结的生长，并对制备得到的薄膜样品进行了X射线衍射检测，结果如图3(上)所示。可以看到，除了第一层碲化锑薄膜的峰位基本与标准样品相符合外，生长的第二层薄膜峰位已经完全偏离了硒化铋标准样品的峰位，且峰位展宽明显，说明在生长过程中已发生了严重的污染现象，导致薄膜物相不纯。
实施例2碲化锑/硒化铋单晶异质结纳米带的生长。
步骤1.称量200mg碲化锑和硒化铋粉末分别装入筒形第一源坩埚2和第二源坩埚3；将表面镀有金纳米颗粒的Si衬底放于样品托4上；从石英管1与抽真空装置11连接的开口处将盛放有硒化铋粉末的第一源坩埚2、碲化锑粉末的第二源坩埚3以及放置有Si衬底的样品托4分别平放于石英管1中的第三滑槽6c，第一滑槽6a以及第二滑槽6b内，并使第一源坩埚2和第二源坩埚3的开口指向抽真空装置11；密封真空管后通过抽真空装置11抽真空使管内气压低于3×10-3帕。
步骤2.将冷阱7安装于第一管口8后方靠近管式炉体5处，并开始冷却循环将温度保持在10℃。
步骤3.利用磁性滑块12b将第二源坩埚3沿第一滑槽6a推送至管式炉体5中心位置后移回至第二管口9后管式炉体5外；利用磁性滑块13b沿第二滑槽6b将样品托4推送至第二管口9前管式炉体5内生长位置后移回至第二管口9后管式炉体5外；用磁性滑块14b将第一源坩埚2沿第三滑槽6c推送至第一管口8处后移回至第二管口9后管式炉体5外。
步骤4.打开气体流量控制装置10并设定氩气载气流量为0.75升/分钟，将管式炉体5中心温度加热至580℃后，开始生长第一层硒化铋纳米线，共生长30分钟。
步骤5.待石英管1冷却后，分别利用磁性滑块13b将样品托4沿第二滑槽6b以及用磁性滑块12b将第二源坩埚3沿第一滑槽6a推送至第一管口8处后移回至第二管口9后管式炉体5外。设定氩气载气流量为5升/分钟，将管式炉体5中心温度升至800℃后，对石英管1高温去气30分钟。
步骤6.待石英管1冷却后，利用磁性滑块13a将样品托4沿第二滑槽6b推送至第二管口9前管式炉体5内生长位置后移回至第一管口8处；利用磁性滑块14a将第一源坩埚2沿第三滑槽6c推送至管式炉体5中心位置后移回至第一管口8处。
步骤7.打开气体流量控制装置10并设定氩气载气流量为0.5升/分钟，将管式炉体5中心温度加热至530℃后，开始生长第二层碲化锑纳米线，共生长20分钟。
步骤8.生长完成后，依次将管式炉5降温至室温，停止载气，停止冷阱7，停止真空设备，充气并取出样品待测。
将制得的纳米线样品通过公知的方法转移至溶液中，然后采用公知的步骤用透射电子显微镜进行观察。显微成分分析表明靠近纳米带顶端金纳米颗粒的纳米带成分为碲化锑，而靠近纳米带底部的成分为硒化铋。说明采用本发明所述方法，在金催化剂的作用下，可以成功生长出硫系化合物纳米带异质结构。
前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种制备硫系化合物异质结构的装置，包括管式炉(5)和石英管(1)，其特征在于：所述的石英管(1)穿过管式炉(5)内部，两端暴露在管式炉(5)外，石英管(1)的两个端口分别为第一管口(8)和第二管口(9)；靠近第一管口(8)处装有冷阱(7)；石英管(1)内设有三个滑槽，分别为第一滑槽(6a)、第二滑槽(6b)和第三滑槽(6c)，每个滑槽内设有两个磁铁滑块；所述石英管(1)内放置有第一源坩埚(2)、第二源坩埚(3)和样品托(4)，所述第一源坩埚(2)、第二源坩埚(3)和样品托(4)分别平放于石英管(1)中的第三滑槽(6c)、第一滑槽(6a)以及第二滑槽(6b)内，第一源坩埚(2)和第二源坩埚(3)为筒形结构，且开口指向载气气流输运方向，有利于抑制生长过程中源蒸汽的逆扩散，减少对放置在第一管口(8)处其它源的污染，第一源坩埚(2)、第二源坩埚(3)和样品托(4)放置于每根滑槽内的两个磁性滑块之间，用以实现磁力耦合推动坩埚或衬底。
2.如权利要求1所述的制备硫系化合物异质结构的装置，其特征在于：所述冷阱(7)宽度在20厘米以上，冷阱(7)采用循环水冷或液氮制冷。
3.如权利要求1所述的制备硫系化合物异质结构的装置，其特征在于：所述石英管第一管口(8)连有气体流量控制装置(10)；石英管第二管口(9)连有抽真空装置(11)。
4.一种利用如权利要求1-3任一项所述的装置制备硫系化合物异质结构的方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：
步骤1.将盛放有两种硫系化合物蒸发源材料的源坩埚分别置于石英管(1)内第一管口(8)和石英管(1)中心区上，将盛放衬底的石英舟放置于靠近第二管口(9)的生长位置处，密封石英管(1)并抽真空；
步骤2.设置好冷阱(7)，对第一管口(8)进行冷却；
步骤3.从石英管(1)的第一管口(8)通入载气，加热石英管(1)中心区，使中心区温度达到第一种材料的蒸发温度，第二管口(9)前衬底位置温度达到沉积第一种材料所需的温度后，开始生长第一种材料的薄膜或纳米结构；
步骤4.第一种材料的沉积生长完成后，停止通入载气及加热，待石英管(1)温度稍微冷却后，利用磁耦合装置将盛放第一种材料的坩埚以及衬底移动至第一管口(8)处；
步骤5.高温加热石英管中心区域，并提高载气气流，蒸除石英生长管(1)内壁吸附的残留材料；
步骤6.待石英管(1)处理完成并冷却后，停止通入载气及加热，利用磁耦合装置将盛放第二种材料的坩埚以及石英舟分别移动至管中心和第二管口(9)前生长位置；
步骤7.从石英管(1)的第一管口(8)通入载气，加热石英管(1)中心区，使中心温度达到第二种材料的蒸发温度，第二管口(9)前放置衬底位置温度达到沉积第二种材料所需温度后，进行第二种材料在第一种材料表面的沉积生长。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3-7多次重复操作能实现多层膜或多周期纳米结构的生长。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述源坩埚为筒形结构，且开口指向载气气流输运方向，有利于抑制生长过程中源蒸汽的逆扩散，减少对放置在第一管口(8)处其它源的污染。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述源坩埚和盛放衬底的石英舟放置于每根滑槽内的两个磁性滑块之间，用以实现磁力耦合推动坩埚或衬底。
8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤5中，对石英管进行高温去气的中心点温度为800度，载气气流>5升/分钟。
9.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：硒化铋/碲化锑单晶薄膜单异质结的制备方法的具体步骤如下：
步骤1.称量硒化铋和碲化锑粉末分别装入源坩埚；将Si(111)进行清洗，并用氢氟酸腐蚀工艺去除表面氧化层后放于样品托上；从石英管(1)与抽真空装置(11)连接的开口处将盛放有硒化铋粉末的源坩埚、碲化锑粉末的源坩埚以及放置有Si衬底的样品托分别平放于石英管(1)中的第三滑槽(6c)，第一滑槽(6a)以及第二滑槽(6b)内，并使源坩埚的开口指向抽真空装置(11)；密封真空管后通过抽真空装置(11)抽真空使管内气压低于3×10-3帕；
步骤2.将冷阱(7)安装于第一管口(8)后方靠近管式炉(5)处，并开始冷却循环将温度保持在15℃；
步骤3.利用磁性滑块将源坩埚沿第一滑槽(6a)推送至管式炉(5)中心位置后移回至第二管口(9)后管式炉(5)外；利用磁性滑块沿第二滑槽(6b)将样品托推送至第二管口(9)前管式炉(5)内生长位置后移回至第二管口(9)后管式炉(5) 外；用磁性滑块将源坩埚沿第三滑槽(6c)推送至第一管口(8)处后移回至第二管口(9)后管式炉(5)外；
步骤4.打开气体流量控制装置(10)并设定氩气载气流量为0.5升/分钟，将管式炉(5)中心温度加热至480℃后，开始生长第一层碲化锑薄膜，共生长10分钟；
步骤5.待石英管(1)冷却后，分别利用磁性滑块将样品托沿第二滑槽(6b)以及用磁性滑块将源坩埚沿第一滑槽(6a)推送至第一管口(8)处后移回至第二管口(9)后管式炉(5)外；设定氩气载气流量为5升/分钟，将管式炉(5)中心温度升至800℃后，对石英管(1)高温去气30分钟；
步骤6.待石英管(1)冷却后，利用磁性滑块将样品托沿第二滑槽(6b)推送至第二管口(9)前管式炉(5)内生长位置后移回至第一管口(8)处；利用磁性滑块将源坩埚沿第三滑槽(6c)推送至管式炉(5)中心位置后移回至第一管口(8)处；
步骤7.打开气体流量控制装置(10)并设定氩气载气流量为0.5升/分钟，将管式炉(5)中心温度加热至550℃后，开始生长第二层硒化铋薄膜，共生长20分钟；
步骤8.生长完成后，依次将管式炉(5)降温至室温，停止载气，停止冷阱(7)，停止真空设备，充气并取出样品待测。
10.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：碲化锑/硒化铋单晶异质结纳米带的制备方法的具体步骤如下：
步骤1.称量碲化锑和硒化铋粉末分别装入源坩埚；将表面镀有金纳米颗粒的Si衬底放于样品托上；从石英管(1)与抽真空装置(11)连接的开口处将盛放有硒化铋粉末的源坩埚、碲化锑粉末的源坩埚以及放置有Si衬底的样品托分别平放于石英管(1)中的第三滑槽(6c)，第一滑槽(6a)以及第二滑槽(6b)内，并使源坩埚的开口指向抽真空装置(11)；密封真空管后通过抽真空装置(11)抽真空使管内气压低于3×10-3帕；
步骤2.将冷阱(7)安装于第一管口(8)后方靠近管式炉(5)处，并开始冷却循环将温度保持在10℃；
步骤3.利用磁性滑块将源坩埚沿第一滑槽(6a)推送至管式炉(5)中心位置后移回至第二管口(9)后管式炉体(5)外；利用磁性滑块沿第二滑槽(6b)将样品托推送至第二管口(9)前管式炉(5)内生长位置后移回至第二管口(9)后管式炉(5) 外；用磁性滑块将源坩埚沿第三滑槽(6c)推送至第一管口(8)处后移回至第二管口(9)后管式炉(5)外；
步骤4.打开气体流量控制装置(10)并设定氩气载气流量为0.75升/分钟，将管式炉(5)中心温度加热至580℃后，开始生长第一层硒化铋纳米线，共生长30分钟；
步骤5.待石英管(1)冷却后，分别利用磁性滑块将样品托沿第二滑槽(6b)以及用磁性滑块将源坩埚沿第一滑槽(6a)推送至第一管口(8)处后移回至第二管口(9)后管式炉(5)外；设定氩气载气流量为5升/分钟，将管式炉(5)中心温度升至800℃后，对石英管(1)高温去气30分钟；
步骤6.待石英管(1)冷却后，利用磁性滑块将样品托沿第二滑槽(6b)推送至第二管口(9)前管式炉(5)内生长位置后移回至第一管口(8)处；利用磁性滑块将源坩埚沿第三滑槽(6c)推送至管式炉(5)中心位置后移回至第一管口(8)处；
步骤7.打开气体流量控制装置(10)并设定氩气载气流量为0.5升/分钟，将管式炉(5)中心温度加热至530℃后，开始生长第二层碲化锑纳米线，共生长20分钟；
步骤8.生长完成后，依次将管式炉(5)降温至室温，停止载气，停止冷阱(7)，停止真空设备，充气并取出样品待测。
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