一种NiCo₂O₄纳米晶体薄膜的制备方法及其在制备半导体光电器件的应用

摘要

本发明属于化工、材料及光电器件领域，具体涉及一种尖晶石型NiCo2O4纳米晶体薄膜的制备方法及该NiCo2O4纳米晶体薄膜在制备半导体光电器件的应用。采用均相沉淀、加热处理、界面自组装成膜、多层膜制备、电极沉积等方法，合成出边长为1~10微米、厚度在150纳米以内的尖晶石型NiCo2O4六边形片状微晶体，将其在“水相―油相”界面自组装成单层纳米薄膜并转移到固态基板上，重复自组装工艺得到片状NiCo2O4微晶体组成的多层纳米薄膜，随后在薄膜上构筑光电纳米薄膜器件。该NiCo2O4纳米薄膜光电器件具备优异的光探测性能，光电流强度达到数微安并且稳定，具有100次以上的循环稳定性，并显示出微秒级的超快响应速率。

主权项

一种NiCo2O4纳米晶体薄膜的制备方法，其特征在于包含以下步骤：(1)NiCo2O4片状纳米晶体前驱体的合成，以无机钴盐、无机镍盐和弱碱为原料溶解在水介质中，通过弱碱在一定温度下水解从而缓慢释放出OH―，引发液相中Co3+和Ni3+的共沉淀，并通过溴氧化过程形成结晶性好、尺寸均一、纯度高和形貌规则的层状钴镍双氢氧化物片状晶体；(2)NiCo2O4片状纳米晶体的制备，将均相沉积方法得到的层状钴镍双氢氧化物片状晶体粉末样品至于马弗炉中，在100‑1000ºC下煅烧1‑10小时，得到尖晶石型NiCo2O4片状纳米晶体粉末样品，样品由煅烧前的黄绿色变为黑色；(3)NiCo2O4片状纳米晶体的界面自组装成膜，采用“水相―油相界面自组装”工艺，将2‑30毫克的NiCo2O4片状晶体均匀分散在50毫升的水相当中，随后在分散液上层加入10‑30毫升的油相溶剂，形成“水相―油相”界面，随后在界面出缓慢滴加0.2‑6.0毫升的醇类溶剂作为引发剂，使NiCo2O4片状晶体在“水相―油相”界面发生自组装形成一层厚度在50纳米以内的薄膜，薄膜是由大量的NiCo2O4片状晶体沿着其[111]晶向取向排列而成，再将表层覆盖有SiO2绝缘层的固态基板插入液相当中并缓慢向上提拉，使液相表面自组装形成的NiCo2O4片状晶体单层薄膜转移至固态基板上，即制得单层NiCo2O4纳米晶体薄膜，重复利用上述界面自组装成膜工艺，在单层薄膜上面沉积第二层或多层NiCo2O4片状晶体薄膜；其中，所述油相溶剂为密度小于水且与水不互溶的有机溶剂；所述醇类引发剂为碳链小于10的一元醇。