正交相二维层状SiP单晶及薄膜的制备方法及其应用

摘要

一种正交相二维层状SiP单晶及薄膜的制备方法及其应用，该方法包括以下步骤：(1)称取Si、P和Sn，Sn作为金属助熔剂，然后将三种原料装入石英管中，抽真空后烧结封管；(2)将石英管放入加热炉中，采用阶段性升温程序，Si和P充分化合反应；(3)o‑SiP成核并长大后，将石英管从炉膛取出并倒置，o‑SiP单晶与金属助熔剂Sn分离；(4)打开石英管取出料块，除去附着在o‑SiP表面的Sn助熔剂，清洗干净，得到片状o‑SiP晶体；(5)将o‑SiP晶体浸没于NaOH溶液中，超声后分离出沉淀物，清洗得到较大尺寸及高质量的正交相二维层状SiP单晶纳米薄膜；可用于饱和吸收体对激光产生调制、超短脉冲激光器的被动锁模以及制作光电子器件、辐射探测器或太阳能电池。

主权项

一种正交相二维层状SiP单晶及薄膜的制备方法，其特征是，包括以下步骤：(1)按照摩尔比Si:P:Sn＝1:1～1.2:4～10的比例称取Si、P和Sn，Sn作为金属助熔剂，然后将三种原料装入石英管中，抽真空后烧结封管；(2)将石英管放入加热炉中，采用阶段性升温程序，首先10小时～15小时升温至400～600℃，恒温30小时～50小时；然后20小时～30小时升温至1100～1200℃，恒温20小时～30小时，使得Si和P充分化合反应；(3)以0.1～7℃/小时的速率缓慢降温，在此过程中o‑SiP成核并逐渐长大；当炉体温度降至600～700℃时，迅速将石英管从炉膛取出并倒置，使生长得到的o‑SiP单晶与金属助熔剂Sn分离，得到体块o‑SiP单晶；(4)打开石英管取出料块，置于盐酸中溶解除去附着在o‑SiP表面的Sn助熔剂，然后用去离子水清洗干净，得到黑色片状o‑SiP晶体；(5)将o‑SiP晶体浸没于浓度为2mol/L～5mol/L的NaOH溶液中，在频率40Hz下超声20小时～40小时，然后分离出沉淀物，用去离子水清洗，得到正交相二维层状SiP单晶纳米薄膜。