CN107093560A - 一种碘化铋二维材料、制备及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及碘化铋二维材料及其电学、光电学器件的制备方法，所述的碘化铋纳米片拓展了新的二维材料，其垂直异质结及电学、光电学器件的制备为发现新的电子、光电子器件设备提供了新的可能。这一方法包括以下步骤：将盛有碘化铋粉末的瓷舟放置在单温区管式炉的恒温区，设置恒温区温度为305‑360℃，用空的和长有WSe2/WS2纳米片的Si/300nmSiO2作为二维材料的生长基片，置于炉子下游的变温区或室温，设置载气(氩气)的流量为5‑225sccm，恒温10‑15min或借助磁铁移动硅片快速生长即可获得碘化铋二维材料。BiI3二维材料器件是通过电子束曝光沉积Cr(20nm)和Au(80nm)制得的。本发明制备的碘化铋纳米片形貌良好为六边形，厚度为10‑120nm，大小在3‑10μm，为单晶，质量高，异质结制备方法简单可行。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料领域，具体涉及碘化铋二维材料、制备及其在电学、光电学器件中的应用。
技术背景
碘化铋是一种层状材料。
石墨烯的发现引发了科学界对二维层状材料的研究热潮，特别是对于探究以MoS2为代表的二维过渡金属二硫族化合物(2D-TMDs)在原子级厚度时所具有的新的物理化学性质[1-2]。二维过度金属硫化物的层间作用力是范德华作用力，使得2D-TMDs很容易被剥离成单层或者少层，并且在不要求晶格匹配的情况下与其他二维材料形成范德华异质结构(vdWHs)。近期的研究报道了很多关于2D-TMDs和vdWHs的实际应用，包括原子厚度的晶体管、垂直隧道晶体管、垂直场效应晶体管等等。目前为止，大多数研究主要集中在石墨烯、六角氮化硼和层状硫族材料(如MoS2、WS2、NbSe2、Bi2Te3)。
为了进一步探索其他具有潜能的二维材料，关于金属碘化物的研究也逐渐被报道。碘化铋作为一种层状材料拓展了二维材料家族，所述的碘化铋纳米片拓展了新的二维材料，可以应用于辐射探测器、X射线检测等，其垂直异质结及电学、光电学器件的制备为发现新的电子、光电子器件设备提供了新的可能。
基于其独特的二维层状结构，二维碘化铋具备许多优良的性能。碘化铋的带隙相对较宽，且Bi和I的原子序数较大使得BiI3可以应用于辐射探测器、X射线检测等等[3]。近期的研究表明BiI3是一种在薄膜光伏设备方面很有潜力的材料[4]。尽管碘化铋纳米片具有如此大的潜能，但目前制备不同厚度，结晶性好，形貌好的碘化铋纳米片还尚待研究。
虽然，厚度1-10μm的单晶碘化铋微米片已经通过开流升华过程被制备出来[5]，厚度为50-400μm的单晶碘化铋纳米片已经通过物理气相沉积方法在高真空的条件下被制备出来[6]。但现存的制备方法物理气相沉积，制备出来的碘化铋纳米片厚度达微米水平且需要在真空条件在进行。
参考文献
[1]Novoselov，K.S.；Geim，A.K.；Morozov，S.；Jiang，D.；Zhang，Y.；Dubonos，S.a.；Grigorieva，I.；Firsov，A.Electric Field Effect in Atomically Thin CarbonFilms.Science.2004，306，5696，666-669.
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发明内容
本发明的一个目的在于解决现有制备方法存在制得的纳米片厚、形貌不均一、结晶性差、形貌差等技术问题，本发明提供了一种碘化铋二维材料的制备方法，通过更换基底，可制得碘化铋纳米片和碘化铋异质结产品。
本发明的第二目的在于提供采用所述的制备方法制得的碘化铋二维材料，具体包括所制得的碘化铋纳米片、碘化铋异质结。
本发明的第三目的在于提供所述制备方法制得的碘化铋二维材料的应用，将其应用于电学、光电学器具的制备；进而提升制得的元件的性能。
一种碘化铋二维材料的制备方法，将碘化铋粉末在305～360℃的温度、5～225sccm的载气流量下物理气相沉积在基底表面，制得碘化铋纳米片；或物理气相沉积在长有二维材料A的基底表面，制得垂直异质结碘化铋-二维材料A。
本发明中，在所述的生长温度和载气流量的协同下，可制得具有良好形貌、厚度为纳米级的纳米片，此外，还可成功制得异质结。
本发明中，通过气相沉积中的基底的选择，可采用本发明所述的制备方法制备纳米片材料，或者异质结材料。
本发明人发现，在制备碘化铋纳米片时，在合适的生长温度和载气流量下，有助于改善制得的碘化铋纳米片的形貌、控制制得的纳米片厚度、改善材料的结晶性能等。
作为优选，所述的制备方法中，将碘化铋粉末在305-325℃的温度、100-225sccm的载气流量下气相沉积在基底表面，在基底表面形成碘化铋纳米片。
本发明人发现，制备碘化铋纳米片的过程中，优选的生长温度为305-325℃；优选的载气流量为100-225sccm；在该优选的生长温度和载气流量的协同下，可制得形貌均一性好、结晶性好、且厚度可控制在纳米级的碘化铋纳米片。研究还发现，生长温度高于所选范围的上限，得到的部分碘化铋与硅片基底呈一定角度且厚度达到微米级别；低于所述的优选温度下限，得到的纳米片形状不规则呈四边形或者五边形；流量高于所优选的范围上限，得到的纳米片不完整；流量低于所述的优选流量下限，得到的纳米片密度太小。
进一步优选，制备碘化铋纳米片的过程中，生长温度为305-310℃；载气流量为100-225sccm。
本发明中，制备碘化铋纳米片的过程中，在所述优选的生长温度和载气流量下，物理气相沉积时间优选为10-20min；进一步优选为10-15min。
作为优选，所述的基底为Si/SiO2基底、蓝宝石基底或云母基底；进一步优选为Si/300nmSiO2基底。
本发明一种优选的碘化铋纳米片的制备方法，将碘化铋粉末在305-325℃的温度、100-225sccm的载气流量下气相沉积在Si/300nmSiO2基底表面恒温沉积10-20min，从而在基底表面形成碘化铋纳米片。
本发明制得的碘化铋纳米片的厚度为10-120nm，大小为3-10μm。形貌良好为六边形，结晶度好，质量高。
本发明用常压物理气相沉积制备的碘化铋纳米片厚度为10-120nm，而现存的低压物理气相沉积方法制备的碘化铋纳米片厚度为10-100μm。本发明方法操作更简便，且制得的产物的形态更优。
本发明所述的碘化铋二维材料的制备方法的另一应用，采用该制备方法，继续在沉积有二维材料的基底表面沉积碘化铋，制得碘化铋垂直异质结。
采用本发明所述的方法，首次成功合成了碘化铋-二维材料A的异质结构。
作为优选，采用该制备方法制备碘化铋垂直异质结的方法优选为：将碘化铋粉末在345～360℃的温度、5～15sccm的载气流量下垂直沉积在二维材料A的基底表面，制得垂直异质结碘化铋-二维材料A。
本发明人发现，在制备碘化铋垂直异质结的过程中，在345～360℃的优选成长温度以及5～15sccm的优选载气流量下，制得的异质结的性能更好。在该优选条件下，在二维材料A表面生长的碘化铋形状规则，结晶好，且大小在5-10μm，厚度为10-120nm。
作为优选，碘化铋垂直异质结的制备过程中，先将碘化铋粉末升温至成长温度后，再将沉积有二维材料A的基底由室温环境置于气相沉积区，制得垂直异质结碘化铋-二维材料A。
本发明中，通过所述的该操作，再配合所述的生长温度和流量的协同控制，可进一步有利于制得所述的垂直异质结。
优选的制备碘化铋垂直异质结的制备过程中，优选的物理气相沉积时间为5～10s。
进一步优选，二维材料A为WSe2或WS2。采用所述的制备方法，可制得垂直异质结BiI3/WSe2或垂直异质结BiI3/WS2。
在基底表面气相沉积WSe2或WS2纳米片的方法可选有现有常规方法。
本发明所述的垂直异质结BiI3/WSe2或垂直异质结BiI3/WS2的制备过程中，将碘化铋粉末升温至成长温度后，再将沉积有WSe2或WS2纳米片的基底由室温环境置于气相沉积区，从而制得垂直异质结BiI3/WSe2或BiI3/WS2。
本发明所述碘化铋二维材料的制备方法，在制备碘化铋垂直异质结过程中，合适的生长温度、载气流量下有助于改善制得的垂直异质结的性能。
更进一步优选，垂直异质结碘化铋-二维材料A制备过程中，碘化铋粉末的成长温度为350～360℃；载气流量为5～10sccm；沉积时间为5～10s。
垂直异质结BiI3/WSe2或BiI3/WS2的制备过程中，将碘化铋粉末在恒温区升温，升温过程中将沉积有WSe2或WS2纳米片的基底置于常温环境下，碘化铋升温至350～360℃后，将沉积有WSe2或WS2纳米片的基底再置于沉积区，在5～10sccm的载气流量下气相沉积5～10s，使碘化铋垂直生长在基底的WSe2或WS2纳米片表面。
更进一步优选，垂直异质结碘化铋-二维材料A制备过程中，碘化铋粉末的成长温度为350～355℃；载气流量为5～10sccm；沉积时间为5～10s。
一种最优选的BiI3/WSe2、BiI3/WS2垂直异质结的制备方法，采用物理气相沉积方法，用碘化铋粉末作为原料放置在恒温区(粉末源升温区)，将长有WSe2或WS2的Si/300nmSiO2作为基底放置在管式炉外面(室温)，待恒温区的碘化铋粉末升温至350℃后，将该基底推入变温区(基底沉积区)，在5sccm的氩气流量下恒温沉积10s后将基底拉出沉积区，得到BiI3/WSe2，BiI3/WS2垂直异质结。
本发明实施所述制备方法的气相沉积装置，包括石英管，所述的石英管的中部腔室为高温恒温区，BiI3原料粉末放置在高温恒温区，所述的装置还设置有加热所述高温恒温区的加热装置；所述的石英管的一端的腔室为变温沉积区，基底和/或沉积有二维材料A的基底放置在变温沉积区域；
所述的石英管二端均设置有气孔，其中，靠近变温沉积区的气孔为出气孔；相对端的气孔为进气孔。
本发明还对制备BiI3/WSe2、BiI3/WS2垂直异质结的气相沉积装置进行了改进，在石英管的下游设置有驱动装有基底的瓷舟在石英管内运动的传动装置。
优选的气相沉积装置，所述的传动装置包括设置在石英管的内瓷块、以及将装载有基底的瓷舟与内瓷块刚性连接的棒体；所述的石英管外壁还设置有与内瓷块磁性相吸的外磁体。
在所述的异质结制备起始时段，驱动外磁体向石英管尾端运动，通过内、外磁体以及所述的传动装置的配合，使转载有基底的瓷舟处于石英管沉积区的下游(接近室温条件)；使BiI3升温至生长温度过程中，基底距离沉积区一段距离。待BiI3升温至生长温度，驱动外磁体向沉积区运动，从而通过所述的内磁体以及棒体驱使转载有基底的瓷舟运动至沉积区；沉积完成后，再次驱动外磁体，使基底向沉积区下游运动(接近室温条件)。
进一步优选，所述的棒体为石英棒。
本发明还包括一种制得的所述的碘化铋二维材料的应用，将其应用于电学、光电学器件的制备中。
作为优选，将本发明所制得的碘化铋纳米片用于制备BiI3场效应晶体管。
作为优选，所述的BiI3场效应晶体管的制备方法为：在生长有碘化铋纳米片的基底上覆盖一层石墨烯，再用电子束曝光沉积金属得到BiI3场效应晶体管。该方法操作过程简单，重复性好。
一种更为优选的BiI3场效应晶体管的制备方法，在长有碘化铋纳米片的Si/300nmSiO2上覆盖一层石墨烯，再用电子束曝光沉积金属得到BiI3场效应晶体管。
本发明中，还包括所述的BiI3/WSe2，BiI3/WS2垂直异质结的应用，将所述的BiI3/WSe2，BiI3/WS2垂直异质结用于制备p-n，n-n结器件。
本发明所述的BiI3/WSe2 p-n结的制备方法，在长有BiI3/WSe2垂直异质结的基底上用电子束曝光沉积Cr(20nm)和Au(80nm)得到p-n。
本发明制得的BiI3/WSe2，BiI3/WS2垂直异质结构制备得到的p-n结器件具有光电效应，为发现新的电子、光电子器件设备提供了新的可能。
本发明所述的BiI3/WS2 n-n结的制备方法，在长有BiI3/WS2垂直异质结的基底上用电子束曝光沉积Cr(20nm)和Au(80nm)得到n-n结。
有益效果
本发明通过常压物理气相沉积在优选的生长温度和载气流量的协同下，可制得形貌均一性好、厚度可控、结晶性好的碘化铋纳米片。使用本发明改进的物理气相沉积装置可制备碘化铋-二维材料A的垂直异质结，重现性好，可控性好。
本发明所制备碘化铋纳米片厚度范围在10-120nm，大小在3-10μm，形貌良好为六边形，结晶度好，质量高。运用该方法能简单制备出BiI3/WSe2，BiI3/WS2垂直异质结，BiI3场效应晶体管及BiI3/WSe2，BiI3/WS2垂直异质结p-n，n-n结器件。制备异质结的方法为其他范德华异质结构的制备提供了参考。
本发明制备过程中无复杂操作步骤和其他原料的使用，设备简单，且操作简单易行。
本发明通过简单的常压物理气相沉积方法得到了厚度为10-120nm的单晶碘化铋纳米片，大小在3-10μm，为单晶，质量高；此外，还首次成功合成了碘化铋-二维材料A的异质结构，制备方法简单可行，为其他范德华异质结构的制备提供了参考。
附图说明
图1制备碘化铋纳米片的常压物理气相沉积装置示意图；
图2制备BiI3/WSe2，BiI3/WS2垂直异质结的常压物理气相沉积装置示意图；
图3，图4，图5，图6分别为实施例1，实施例2，实施例3和实施例4制得的碘化铋纳米片的光学示意图；
图7，图8分别为实施例5和实施例6制得的碘化铋纳米片光学示意图；
图9为实施案例7制备的BiI3/WSe2垂直异质结的光学照片；
图10为实施案例8制备的BiI3/WS2垂直异质结的光学照片；
图11为实施案例9制备的BiI3/WSe2垂直异质结的光学照片；
图12和图13分别为对比例1和实施例10制备的BiI3/WSe2垂直异质结的光学照片；
图14为制备的BiI3场效应晶体管；
图15为BiI3/WSe2垂直异质结p-n结器件；
图16为BiI3/WS2垂直异质结n-n结器件。
具体实施方法：
下面通过实施案例对本发明进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下述内容。
制备碘化铋纳米片的气相沉积装置示意图见图1，包括石英管1，所述的石英管1的中部腔室为高温恒温区2，装载有BiI3原料粉末的瓷舟3放置在高温恒温区，所述的装置还设置有加热所述高温恒温区的加热装置；所述的石英管1的一端的腔室为变温沉积区，装载有基底的瓷舟4放置在变温沉积区域；
所述的石英管1二端均设置有气孔，其中，靠近变温沉积区的气孔为出气孔；相对端的气孔为进气孔。
实施例1
碘化铋纳米片的制备：
将盛有0.1g碘化铋粉末的瓷舟放在管式炉的恒温区，一片Si/300nmSiO2作为BiI3的生长基底亮面朝上放在另外一个瓷舟上并置于炉子下游的变温区以获得适当的晶体生长温度。加热前，用较大流量的氩气把石英管中的空气排干净。然后使炉子加热升高到305℃，并且氩气流量为225sccm，恒温15min，在一定的硅片位置上就会有单晶碘化铋纳米片生成。碘化铋纳米片的实验装置图如图1所示，制备出的碘化铋纳米片的光学照片如图3所示。
图3为制备的碘化铋纳米片的光学示意图，Si/SiO2基底为紫色，灰色、白色、浅蓝、深蓝的六边形代表了不同厚度的碘化铋(由厚到薄)，该条件下得到的碘化铋纳米片结晶性好，厚度为10-120nm，大小为3-10μm。，图3中的标尺为10μm。
实施例2
碘化铋纳米片的制备：
将盛有0.1g碘化铋粉末的瓷舟放在管式炉的恒温区，一片Si/300nmSiO2作为BiI3的生长基底亮面朝上放在另外一个瓷舟上并置于炉子下游的变温区以获得适当的晶体生长温度。加热前，用较大流量的氩气把石英管中的空气排干净。然后使炉子加热升高到310℃，并且氩气流量为100sccm，恒温10min，在一定的硅片位置上就会有单晶碘化铋纳米片生成。碘化铋纳米片的实验装置图如图1所示，制备出的碘化铋纳米片的光学照片如图4所示。
图4为制备的碘化铋纳米片的光学示意图，Si/SiO2基底为紫色，白色的六边形为碘化铋，该条件下得到的碘化铋纳米片结晶性好，厚度为40-120nm，大小为1-10μm。图4中的标尺为10μm
实施例3
和实施例1相比，区别在于，生长温度为310℃，流量为225sccm，沉积时间为13min。图5为制备的碘化铋纳米片的光学示意图，Si/SiO2基底为紫色，白色、蓝色及灰色的六边形为碘化铋。图5中的标尺为5μm。
实施例4
和实施例1相比，区别在于，生长温度为320℃，流量为225sccm，沉积时间为13min。图6为制备的碘化铋纳米片的光学示意图，Si/SiO2基底为暗红色，白色及灰色的六边形为碘化铋。图6中的标尺为5μm。
实施例5
碘化铋纳米片的制备：
将盛有0.1g碘化铋粉末的瓷舟放在管式炉的恒温区，一片Si/300nmSiO2作为BiI3的生长基底亮面朝上放在另外一个瓷舟上并置于炉子下游的变温区以获得适当的晶体生长温度。加热前，用较大流量的氩气把石英管中的空气排干净。然后使炉子加热升高到335℃，并且氩气流量为50sccm，恒温20min，在一定的硅片位置上就会有单晶碘化铋纳米片生成。碘化铋纳米片的实验装置图如图1所示，制备出的碘化铋纳米片的光学照片如图7所示。
图7为制备的碘化铋纳米片的光学示意图，Si/SiO2基底为紫色，银色和黑色的六边形为碘化铋，该条件下得到的部分碘化铋与硅片基底呈一定角度厚度达微米级别且纳米片。图7中的标尺为10μm。
实施例6
将盛有0.1g碘化铋粉末的瓷舟放在管式炉的恒温区，一片Si/300nmSiO2作为BiI3的生长基底亮面朝上放在另外一个瓷舟上并置于炉子下游的变温区以获得适当的晶体生长温度。加热前，用较大流量的氩气把石英管中的空气排干净。然后使炉子加热升高到300℃，并且氩气流量为150sccm，恒温20min，在一定的硅片位置上就会有单晶碘化铋纳米片生成。碘化铋纳米片的实验装置图如图1所示，制备出的碘化铋纳米片的光学照片如图8所示。
图8为制备的碘化铋纳米片的光学示意图，Si/SiO2基底为紫色，白色和蓝色的五边形为碘化铋，该条件下得到的部分碘化铋纳米片形状不规则且有部分重叠。图8中的标尺为10μm。
制备碘化铋纳米片的气相沉积装置示意图见图2，在图1的基础上做了一定的改进；具体包括石英管a，所述的石英管a的中部腔室为高温恒温区b，装载有BiI3原料粉末的瓷舟c放置在高温恒温区，所述的装置还设置有加热所述高温恒温区的加热装置；所述的石英管a的一端的腔室为变温沉积区；
所述的石英管a二端均设置有气孔，其中，靠近变温沉积区的气孔为出气孔；相对端的气孔为进气孔。
在石英管a的下游设置有驱动装有基底的瓷舟在石英管内运动的传动装置。
所述的气相沉积装置，所述的传动装置包括设置在石英管a的内瓷块f、以及将装载有基底的瓷舟d与内瓷块f刚性连接的石英棒e；所述的石英管外壁还设置有与内瓷块磁性相吸的外磁体g。
在所述的异质结制备起始时段，驱动外磁体g向石英管a尾端运动，通过内、外磁体以及所述的传动装置的配合，使转载有基底的瓷舟d处于石英管沉积区的下游(接近室温条件)；使BiI3升温至生长温度过程中，基底距离沉积区一段距离。待BiI3升温至生长温度，驱动外磁体g向沉积区运动，从而通过所述的内磁体f以及石英棒e驱使转载有基底的瓷舟d运动至沉积区；沉积完成后，再次驱动外磁体g，使基底向沉积区下游运动(接近室温条件)。
实施例7
WSe2纳米片的制备：
将盛有0.1g硒化钨粉末的瓷舟放在管式炉的恒温区，一片Si/300nmSiO2作为WSe2的生长基底亮面朝上放在另外一个瓷舟上并置于炉子下游的变温区以获得适当的晶体生长温度。加热前，用较大流量的氩气把石英管中的空气排干净。然后使炉子加热升高到1180℃，并且氩气流量为100sccm，恒温10min，在一定的硅片位置上就会有单晶硒化钨纳米片生成。
BiI3/WSe2垂直异质结的制备：
将盛有0.1g碘化铋粉末的瓷舟放置在管式炉的恒温区，将一块长有WSe2纳米片的Si/300nmSiO2作为生长基片亮面朝上放在另外一个瓷舟上，置于炉子外面(室温)。加热前，用较大流量的氩气把石英管中的空气排干净。然后设置氩气流量为5sccm，当炉子升到350℃，用磁铁将硅片基底推入变温区，恒温10s后再将其拉出来。在一定的硅片位置上就会有BiI3/WSe2异质结生成。BiI3/WSe2异质结的实验装置图如图2所示，BiI3/WSe2异质结的光学图片如图9a，b所示。
图2中标注了实验装置的三个改进之处：1，用长有WS2或WSe2的硅片作基底，并将基底在未达到BiI3生长温度时至于室温下；2，用石英棒将载有硅片的瓷舟与磁铁连在一起；3，石英管内壁与外壁各放置一个磁铁，待温度达到BiIs生长温度后，用外壁磁铁的机械力将瓷舟推到变温区，恒温10s后再拉出来。本方法操作简单可行。图9a，b中Si/SiO2基底为淡紫色，WSe2为深紫色，WSe2表面的白色六边形为BiI3。通过本发明制备得到的BiI3/WSe2异质结可控性好，重现性好。
实施例8
WS2纳米片的制备：
将盛有0.1g硫化钨粉末的瓷舟放在管式炉的恒温区，一片Si/300nmSiO2作为WS2的生长基底亮面朝上放在另外一个瓷舟上并置于炉子下游的变温区以获得适当的晶体生长温度。加热前，用较大流量的氩气把石英管中的空气排干净。然后使炉子加热升高到1185℃，并且氩气流量为85sccm，恒温8min，在一定的硅片位置上就会有单晶硫化钨纳米片生成。
BiI3/WS2垂直异质结的制备：
将盛有0.1g碘化铋粉末的瓷舟放置在管式炉的恒温区，将一块长有WS2纳米片的Si/300nmSiO2作为生长基片亮面朝上放在另外一个瓷舟上，置于炉子外面(室温)。加热前，用较大流量的氩气把石英管中的空气排干净。然后设置氩气流量为5sccm，当炉子升到350℃，用磁铁将硅片基底推入变温区，恒温10s后再将其拉出来。在一定的硅片位置上就会有BiI3/WSe2异质结生成。BiI3/WS2异质结的实验装置图如图2所示，BiI3/WS2异质结的光学图片如图10a，b所示。
图10a中Si/SiO2基底为淡紫色，WS2为深紫色，10b中WS2为紫色，WS2表面的白色六边形为BiI3。通过本发明制备得到的BiI3/WS2异质结可控性好，重现性好。
实施例9
和实施例7相比，BiI3/WSe2垂直异质结的制备区别在于，生长温度为355℃，流量为5Sccm，沉积时间为12s。BiI3/WS2异质结的实验装置图如图2所示，BiI3/WS2异质结的光学图片如图11所示。
图11中Si/SiO2基底为淡紫色，WSe2为深紫色，WSe2表面的白色六边形为BiI3。通过本发明制备得到的BiI3/WS2异质结可控性好，重现性好。
对比例1
和实施例7相比，垂直异质结的制备区别在于原料粉末升温阶段，基底已置于沉积区；未在升温至生长温度后置于沉积区。所制备得到的BiI3/WSe2异质结的光学图片如图12所示。
图12中Si/SiO2基底为淡紫色，WSe2的表面被BiI3完全覆盖且厚度不均匀。图中标尺为10μm。
实施例10
和实施例7相比，垂直异质结的制备区别在于，生长温度为310℃，流量为125sccm，沉积时间为10s。所制备得到的BBiI3/WSe2异质结的光学图片如图13所示。
图13中Si/SiO2基底为淡紫色，紫色三角形为WSe2，而WSe2表面的碘化铋大多没有规则形状，呈圆形。图中标尺为10μm。
实施例11
BiI3场效应晶体管的制备方法，在长有碘化铋纳米片的Si/300nm SiO2上盖一层石墨烯，再用电子束曝光沉积金属Au得到BiI3场效应晶体管。制备出的BiI3场效应晶体管的图片如图14所示。
图14中Si/SiO2基底为棕色，碘化铋为黄色六边形，碘化铋表面的两个金色长矩形为沉积的金属Au。标尺为10μm。
实施例12
BiI3/WSe2垂直异质结p-n结器件的制备方法，在长有BiI3/WSe2，垂直异质结的Si/300nm SiO2上用电子束曝光沉积Cr(20nm)和Au(80nm)得到p-n结。图15为BiI3/WSe2垂直异质结p-n结器件的光学照片。
图15中Si/SiO2基底为棕色，WSe2为紫色，WSe2表面的黄色六边形为BiI3，BiI3和WSe2表面的金色矩形分别为沉积的金属Cr和Au。标尺为10μm。
实施例13
BiI3/WS2垂直异质结n-n结器件的制备方法，在长有BiI3/WS2垂直异质结的Si/300nm SiO2上用电子束曝光沉积Cr(20nm)和Au(80nm)得到p-n结。图16BiI3/WS2垂直异质结p-n结器件的光学照片
图16中Si/SiO2基底为棕色，WS2为蓝色，WS2表面的黄色六边形为BiI3，BiI3和WSe2表面的金色矩形分别为沉积的金属Cr和Au标尺为10μm。
Claims (10)
1.一种碘化铋二维材料的制备方法，其特征在于，将碘化铋粉末在305～360℃的温度、5～225sccm的载气流量下物理气相沉积在基底表面，制得碘化铋纳米片；或物理气相沉积在长有二维材料A的基底表面，制得垂直异质结碘化铋-二维材料A。
2.如权利要求1所述的碘化铋二维材料的制备方法，其特征在于，将碘化铋粉末在305-325℃的温度、100-225sccm的载气流量下气相沉积在基底表面，在基底表面形成碘化铋纳米片。
3.如权利要求2所述的碘化铋二维材料的制备方法，其特征在于，物理气相沉积时间为10-20min。
4.如权利要求1所述的碘化铋二维材料的制备方法，其特征在于，垂直异质结碘化铋-二维材料A制备过程中，碘化铋粉末的成长温度为345～360℃；载气流量为5～15sccm。
5.如权利要求1或4所述的碘化铋二维材料的制备方法，其特征在于，先将碘化铋粉末升温至成长温度后，再将沉积有二维材料A的基底由室温环境置于气相沉积区，制得垂直异质结碘化铋-二维材料A。
6.如权利要求5所述的碘化铋二维材料的制备方法，其特征在于，二维材料A为WSe2或WS2。
7.一种权利要求1～3任一项所述的制备方法制得的碘化铋二维材料，其特征在于：为碘化铋纳米片，厚度为10-120nm，大小为3-10μm。
8.一种所述的BiI3场效应晶体管的制备方法，其特征在于：在权利要求7所述的生长有碘化铋纳米片的基底上覆盖一层石墨烯，再用电子束曝光沉积金属得到BiI3场效应晶体管。
9.一种权利要求6所述的制备方法制得的碘化铋二维材料，其特征在于：为垂直异质结BiI3/WSe2、BiI3/WS2。
10.一种所述的权利要求9的碘化铋二维材料的应用方法，其特征在于：将所述的BiI3/WSe2，BiI3/WS2垂直异质结用于制备p-n，n-n结器件；
其中，BiI3/WSe2的p-n结的制备过程为：在长有BiI3/WSe2垂直异质结的基底上用电子束曝光沉积Cr和Au得到p-n；
BiI3/WS2的n-n结的制备过程为：在长有BiI3/WS2垂直异质结的基底上用电子束曝光沉积Cr和Au得到n-n结。
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