烧结温度对湿化学法制备窄带隙Sb2Te3薄膜光响应特性的调控机制研究

【编辑推荐】本研究通过低成本水热法合成Sb2Te3纳米片，采用旋涂烧结工艺制备薄膜，系统探究了250°C/350°C烧结温度对材料晶体结构（XRD）、光学带隙（0.64-0.67 eV）、表面形貌（TEM）及光电性能（响应度/探测率）的调控作用，为开发宽带（398-1163 nm）、快速响应（0.21-0.41 s）的低成本拓扑绝缘体（TI）光电探测器提供新策略。

　　

Highlight

采用水热法成功合成Sb₂Te₃纳米颗粒，通过简易旋涂技术在FTO基底上制备薄膜，研究不同烧结温度（250°C vs 350°C）对其多维度特性的影响。

X射线衍射分析

图2展示了Sb₂Te₃粉末(a)及250°C(b)/350°C(c)烧结薄膜的XRD图谱。在2θ≈28.26°、38.33°、42.38°等位置出现显著衍射峰，对应菱方晶系Sb₂Te₃（JCPDS 15-0874）的(015)、(1,0,10)等晶面。随着烧结温度升高，衍射峰强度增强且半高宽(FWHM)减小，表明350°C烧结显著提升结晶度与晶粒尺寸。

结论

水热-旋涂联用技术制备的Sb₂Te₃薄膜经350°C烧结后呈现最佳性能：光学带隙调至0.67 eV，载流子浓度提升，表面纳米片融合形成致密结构。光电测试显示其具备优异宽带响应特性（上升/衰减时间0.21/0.37 s），为拓扑绝缘体(TI)基低成本光电探测器开发奠定基础。