一种SiC纳米线核壳异质结材料及其制备方法和应用

一种sic纳米线核壳异质结材料及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及半导体纳米线材料制备技术领域，尤其涉及一种sic纳米线核壳异质结材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.作为最重要的光电子器件之一，紫外光探测器在军事和民用传感器、环境和生物探测、空间通信和天文研究等领域有着广阔的应用前景，在过去的几十年里得到了迅速的发展。碳化硅(sic)作为第三代半导体材料，由于其2.4～3.3ev的宽禁带和优良的热稳定性和可靠性，是开发紫外区高灵敏度、高灵敏度、高电压、高温度紫外光电探测器件的极具潜力的候选材料。
3.在过去的几十年里，一维(1d)半导体纳米线(nws)作为各种纳米级光电探测器的构建模块，由于其与相应的块状结构相比具有其大的比表面积、丰富的表面态、高的光吸收效率和独特的电子输运特性而广受关注。此外，独特的1d结构还可以在缩短传输时间的同时有效减小载波的有源面积，有利于实现高响应的高性能光电探测器。为了实现性能更加优异的纳米线器件，核壳结构纳米线应运而生，并得到了广泛的研究和关注。核壳结构纳米线既具有纳米线本身的特点，又兼具核壳不同材料的物理化学特性。此外，核壳结构纳米线的外壳不仅可以起到保护纳米线的作用，还可以调节纳米线的光电特性。因此核壳结构纳米线被视为一种“智能材料”，引领着下一代新型高性能光电子器件的发展。但其存在有材料种类局限、制备过程繁琐耗时、壳层材料厚度质量不均等不足。
4.为此，本发明提供一种sic纳米线核壳异质结材料及其制备方法和应用。


技术实现要素：

5.为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种sic纳米线核壳异质结材料及其制备方法和应用。
6.本发明的一种sic纳米线核壳异质结材料及其制备方法和应用是通过以下技术方案实现的：
7.本发明的第一个目的是提供一种sic纳米线核壳异质结材料，包括核体和壳层，所述壳层均匀包覆于所述核体上；
8.所述核体为碳化硅纳米线；
9.所述壳层为石墨烯、碳、硅、银、硫和氮化硼中的任意一种。
10.进一步地，所述壳层的包覆厚度为10～30nm。
11.进一步地，所述碳化硅纳米线为掺杂有p型掺杂源的p型碳化硅纳米线，或掺杂有n型掺杂源的n型碳化硅纳米线。
12.进一步地，所述p型掺杂源为硼，铝，硝酸铝，氯化铝和氯化硼中的任意一种或多种；
13.所述n型掺杂源为三聚氢胺，碳酸氢氨，硝酸氨，尿素，草酸，红磷和黑磷中的任意
一种或多种。
14.进一步地，所述p型碳化硅纳米线或n型碳化硅纳米线通过以下步骤获得：
15.将单晶碳化硅纳米线与p型掺杂源或n型掺杂源混匀后，在真空条件下，于1000～1400℃的温度下进行保温处理b后，退火处理，获得掺杂后的n型碳化硅纳米线或p型碳化硅纳米线；
16.其中，单晶碳化硅纳米线与所述p型掺杂源或n型掺杂源的质量比为8～12:1；
17.所述保温处理b的升温速率为3～10℃/min，保温时间为60～600min；
18.所述保温处理b的真空条件由铂管提供，将单晶碳化硅纳米线与p型掺杂源或n型掺杂源装于铂管后，密封使铂管内的压强为1mtorr，然后直接对密封有单晶碳化硅纳米线与p型掺杂源或n型掺杂源的铂管进行保温处理b。
19.本发明的第二个目的是提供一种上述sic纳米线核壳异质结材料的制备方法，包括以下步骤：
20.将碳化硅纳米线与壳层原料混合后，在真空条件下，于500～1550℃的温度下进行保温处理a，冷却后，获得碳化硅纳米线核壳异质结材料。
21.进一步地，所述壳层材料为聚苯乙烯、四氯化铵、氯化镍、硝酸银、碳酸银、硼烷铵和升华硫粉中的一种或多种。
22.进一步地，所述碳化硅纳米线与壳层原料的质量比为1.2～42:1。
23.进一步地，所述保温处理a的升温速率为3～10℃/min，保温时间为60～600min。
24.进一步地，所述保温处理a的真空条件由铂管提供，将碳化硅纳米线与壳层原料装于铂管后，密封使铂管内的压强为1mtorr，然后直接对密封有碳化硅纳米线与壳层原料的铂管进行保温处理b。
25.本发明的第三个目的是提供一种上述sic纳米线核壳异质结材料在制备紫外光探测器中的应用。
26.进一步地，通过以下步骤制备紫外光探测器：
27.将所述sic纳米线核壳异质结材料均匀分散于溶剂中，获得纳米线悬浮液；并将纳米线悬浮液滴涂于衬底上，干燥后，依次进行电子束热蒸发蒸镀电极以及退火处理，即获得所述紫外光探测器。
28.进一步地，所述溶剂为异丙醇和乙二醇中一种或两种；
29.所述衬底为硅衬底；
30.所述sic纳米线核壳异质结材料与所述溶剂的用量比为1～5mg:5～15ml。
31.进一步地，所述单晶碳化硅纳米线通过以下步骤获得：
32.将碳化硅气凝胶清洗处理后浸入酸液，并进行紫外超声处理，随后静置至溶液分层，倒出上清液，向剩下的溶液中加入水溶剂，再次进行紫外超声处理0.5～3h，再次静置后倒出上清液，重复上述步骤至少3次，将除去上清液的溶液部分固液分离，获得的固相组分干燥处理后，退火处理，即获得所述单晶碳化硅纳米线；
33.其中，退火处理的温度为500～1000℃，退火时间为60～120min。
34.进一步地，所述酸液为98％氢氟酸溶液或85％热浓磷酸，以去除碳热还原法制备出的碳化硅纳米线气凝胶表面残留的二氧化硅层，且所述碳化硅气凝胶与所述酸液的用量比为1g:20～100ml。
35.进一步地，所述水溶液的加入量等于所倒出的上清液体积量。
36.进一步地，各个所述紫外超声处理的工艺均为：超声功率为150w，超声时间为0.5～3h，超声温度为30～50℃；所述紫外光的波长为365nm，功率为5～10w；
37.进一步地，在制备单晶碳化硅纳米线时，所述干燥处理前还对所述固相组分进行了洗涤处理，所述洗涤处理是通过水溶剂洗涤固相组分至洗涤液呈中性(ph为7)为止。
38.进一步地，所述单晶碳化硅纳米线的晶相为3c相，密度为3.21g/cc，尺寸分布均匀的直径为50～300nm，长度为10～100μm。
39.进一步地，所述碳化硅气凝胶采用碳热还原法制备而得。
40.本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
41.本发明构建的sic纳米线核壳异质结材料可以实现纳米线表面功能化，不仅能够提高其稳定性和比表面积(sic纳米线比表面积为5.2m2/g，sic-石墨烯的比表面积为22m2/g)，还能使表面钝化，最大程度地减少了水分和氧气的干扰，能够有助于实现高稳定和高灵敏器件的研制。
42.本发明在真空条件下，对碳化硅纳米线与壳层原料进行高温加热，在高温加热过程中，掺杂源烧蚀蒸发形成原子团簇，随后降温冷却在碳化硅纳米线表面凝结成壳层。该方法无需制备前驱体，可一步烧制而成纳米线核壳异质结构，工艺简单便捷，有效降低工艺成本，有利于实现工业化大规模生产，且封管法可以有效隔绝空气，防止杂质生成，能够制备出高质量，高纯度的纳米线核壳结构，生长的壳层材料可以实现均匀包覆，且层厚可控，核层和壳层结合紧密。纳米线表面往往是结构缺陷和电子缺陷的来源，正确选择壳材料能保护芯体，显著改善芯体电气、机械和光学特性。通过该方法可以制备得到壳层为不同材料的碳化硅纳米线核壳异质结构，能够调控纳米线表面质量，形成稳定用于创造一种新型的先进纳米结构属性，并广泛应用于光电器件、生物医药、催化、电池、食品及保健品、塑料、环保等领域。
43.本发明用碳化硅径向异质结构核壳纳米线制备单根碳化硅纳米线紫外光电器件提供了一个简便有效的组装纳米结构的方式，能够实现基于单根纳米线的p-n核壳异质结等具有特殊功能结构的纳米线，这种方法具有工艺简单，成本低，可制备多组单根纳米线光电器件，高效率且安全易操作。制造两种或多种成分组成的杂化纳米结构在较宽的紫外光谱范围内的光探测提供了新的可能性。
44.本发明几乎对所有的低维纳米结构具有普适性，可以借鉴到其他半导体纳米薄膜的制备。
附图说明
45.图1本发明制备的碳化硅纳米线气凝胶的xrd图；
46.图2为本发明实施例3制备的sic纳米线核壳异质结材料的xrd图；
47.图3为本发明实例例1所制得的sic纳米线核壳异质结材料的tem图；
48.图4为本发明实施例2所制得的sic纳米线核壳异质结材料的tem图；
49.图5为本发明实施例3所制得的sic纳米线核壳异质结材料的tem图；
50.图6为本发明实施例5所制得的sic纳米线核壳异质结材料的tem图；
51.图7为本发明实施例6所制得的sic纳米线核壳异质结材料的tem图；
52.图8为本发明实施例1所制得的sic纳米线核壳异质结材料的raman图；
53.图9为本发明实施例22所制得的紫外光探测器的紫外光电探测性能图；其中，图9(a)为实施例22所制得的紫外光探测器处于暗态及365nm紫外光源照射下的i-v曲线图；图9(b)为图(a)中i-v曲线的对数图像；图9(c)为不同偏压下器件在开/闭态365nm紫外光照下的i-t曲线图；图9(d)为365nm紫外光不同光功率密度照射下器件的i-t曲线图；
54.图10为本发明实施例23所制得的紫外光探测器的紫外光电探测性能图；其中，图10(a)和图10(b)为实施例23所制得的紫外光探测器处于暗态及365nm紫外光源照射下的i-v曲线图；图(c)为不同偏压下器件在开/闭态365nm紫外光照下的i-t曲线图；图10(d)为365nm紫外光不同光功率密度照射下器件的i-t曲线图。
具体实施方式
55.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
56.本发明提供一种sic纳米线核壳异质结材料，包括作为核体的碳化硅纳米线，以及包覆于碳化硅纳米线表面的壳层。
57.需要说明的是，本发明不限制碳化硅纳米线的具体类型，可选择掺杂有p型掺杂源的p型碳化硅纳米线，也可选择掺杂有n型掺杂源的n型碳化硅纳米线，并且本发明不限制p型掺杂源和n型掺杂源的具体类型，可以根据实际的需求进行相应的选择。可选的，本发明的p型掺杂源可选自硼，铝，硝酸铝，氯化铝和氯化硼中的任意一种或多种。可选的，本发明的n型掺杂源可选自三聚氢胺，碳酸氢氨，硝酸氨，尿素，草酸，红磷和黑磷中的任意一种或多种。
58.本发明不限制壳层的具体成分，只要能够与碳化硅纳米线表面形成异质结结构即可。可选的，本发明的壳层可选自石墨烯、碳、硅、银、硫和氮化硼中的任意一种。
59.本发明不限制壳层在碳化硅纳米线表面的包覆厚度，只要能够实现包覆后形成异质结结构即可。可选的，本发明的壳层的包覆厚度选择为10～30nm，以使器件保持高光吸收性能和低的电阻状态。
60.本发明不限制sic纳米线核壳异质结材料的具体制备方法，只要能够形成以碳化硅纳米线为核体，并在该核体上包覆壳层的具有核壳异质结结构的sic纳米线核壳异质结材料即可。可选的，本发明采用以下方法进行制备：
61.将碳化硅纳米线与壳层原料混合后，在真空条件下，于500～1550℃的温度下进行保温处理a，冷却后，获得碳化硅纳米线核壳异质结材料；
62.需要说明的是，本发明不限制壳层原料的具体成分，根据实际所需形成的壳层成分选择相应的壳层原料，只要能够使选择的壳层原料经过保温处理a后，在碳化硅纳米线表面包覆形成壳层即可。例如，若想要以石墨烯作为壳层，相对应的可选择“聚苯乙烯 氯化镍”或“四氯化铵 氯化镍”作为壳层原料；如想要以碳作为壳层，相对应的可选择聚苯乙烯作为壳层原料；如想要以硅作为壳层，相对应的可选择200～500目的硅粉作为壳层原料；如想要以银作为壳层，相对应的可选择硝酸银或碳酸银作为壳层原料；如想要以氮化硼作为壳层，相对应的可选择硼烷铵作为壳层原料；如想要以硫作为壳层，相对应的可选择升华硫粉作为壳层原料。
63.本发明不限制保温处理a提供真空条件的具体方式，只要能够保证保温处理a在真空条件下进行即可。可选的，本发明采用以下方式为保温处理a提供真空条件：将碳化硅纳米线与壳层原料装于铂管后，使用氢氧焰真空封管机对铂管进行封管处理，使铂管内处于真空(如铂管内的压强为1mtorr)，然后直接对密封有碳化硅纳米线与壳层原料的铂管进行保温处理a。
64.本发明不限制保温处理a的具体升温速率和保温时间，只要能够使得制备原料以稳定的速率均匀加热至500～1550℃即可。可选的，本发明将保温处理a的升温速率控制在3～10℃/min，保温时间控制在60～600min。
65.本发明还提供一种紫外光探测器，本发明的紫外光探测器是基于上述sic纳米线核壳异质结材料制备的，且其制备方法如下：
66.步骤1，将上述sic纳米线核壳异质结材料均匀分散于溶剂中，获得纳米线悬浮液；并将纳米线悬浮液滴涂于衬底上，随后进行干燥处理，获得表面涂覆有纳米线层的衬底。
67.需要说明的是，本发明不限制步骤1中溶剂的具体类型，只要能够与sic纳米线核壳异质结材料形成均一的溶液或悬浮液即可。可选的，本发明采用的溶剂为异丙醇和乙二醇中一种或两种。
68.本发明不限制sic纳米线核壳异质结材料与溶剂的具体用量关系，只要能够形成均一的溶液或悬浮液即可。可选的，本发明将sic纳米线核壳异质结材料与溶剂的用量比控制在1～5mg:5～15ml的范围内，以确保sic纳米线核壳异质结材料在溶剂中充分分散，否则溶液浓度过大会使纳米线出现团聚现象，不利于后续测试。
69.本发明不限制sic纳米线核壳异质结材料与溶剂具体的分散方式，只要能够帮助sic纳米线核壳异质结材料与溶剂形成组分均一的溶液或悬浮液即可。可选的，本发明采用超声的方式进行分散，且本发明不限制超声的具体功率和时间，可根据实际情况进行灵活选择，功率大的话就缩短超声时间，反之延长超声时间。
70.本发明不限制涂覆的具体用量，根据实际选择的衬底大小进行相应选择即可。比如，选择尺寸为1cm
×
1cm的硅基的衬底时，相应的涂覆0.5～20μl的纳米线悬浮液。
71.本发明不限制步骤1中干燥处理的具体方式，只要能够除去涂覆的纳米线悬浮液中的溶剂，使其成膜即可。可选的，本发明于60～80℃的烘箱中干燥20～60min。
72.步骤2，采用电子束蒸镀法，对上述步骤1干燥处理后的表面涂覆有纳米线层的衬底依次进行蒸镀电极以及退火处理，即获得所述紫外光探测器。
73.本发明中，利用掩模版，采用高能电子轰击坩埚内靶材，使之融化进而沉积在衬底上的纳米线层上，镀出高纯度高精度的薄膜，从而实现在衬底上的纳米线层上电子束蒸镀一层电极，然后在800～1000℃真空退火炉中退火处理60～120min，即获得所述紫外光探测器；
74.本发明不限制掩模版的具体类型和尺寸，可根据实际所选用的衬底尺寸进行调节。可选的，本发明采用电极间距为10μm的镍网为掩模版。
75.实施例1
76.本实施例提供一种sic纳米线核壳异质结材料，包括作为核体的碳化硅纳米线，以及包覆于碳化硅纳米线表面的壳层。
77.本实施例中，以掺杂有n型掺杂源的n型碳化硅纳米线作为核体，以石墨烯作为壳
层，且其制备方法如下：
78.1)制备n型碳化硅纳米线
79.本发明不限制用于制备n型碳化硅纳米线的n型掺杂源的具体类型，只要能够获得n型碳化硅纳米线即可。可选的，本实施例中，以红磷作为n型掺杂源，称取0.1g单晶碳化硅纳米线和0.02g红磷，混合均匀后装入管长15cm，管内径1cm，管壁厚2mm的铂管中，且封管后铂管内压强为1mtorr。将密封后的铂管放入马弗炉中加热，升温速率为每分钟升6℃，加热温度为1200℃，保温时间为300min，待加热完成后样品随炉自然冷却到室温后取出，并采用管式炉于700℃的温度下退火处理90min，获得掺杂后的n型碳化硅纳米线。
80.2)复合n型碳化硅纳米线与石墨烯
81.本实施例中，以聚苯乙烯与氯化镍共同作为制备石墨烯壳层的原料，并分别称取0.0017g聚苯乙烯、0.0187g氯化镍与上述0.025g的n型碳化硅纳米线混合均匀后，装入管长15cm，管内径1cm，管壁厚2mm的铂管中，使用氢氧焰真空封管机对铂管进行封管处理，使铂管内的压强为1mtorr，随后将密封后的铂管放入马弗炉中加热，以6℃/min的升温速率升温至1500℃后保温300min，然后随炉自然冷却到室温后取出，即获得sic纳米线核壳异质结材料，命名为sic@石墨烯。
82.实施例2
83.本实施例提供一种sic纳米线核壳异质结材料，且本实施例与实施例1的区别仅在于：
84.本实施例中，以碳作为壳层，并相应的选择聚苯乙烯作为碳壳层的原料，且本实施例中，n型碳化硅纳米线的用量为0.07g，聚苯乙烯的用量为0.0017g；
85.本实施例中铂管的保温温度为900℃。
86.将本实施例获得的sic纳米线核壳异质结材料命名为sic@c。
87.实施例3
88.本实施例提供一种sic纳米线核壳异质结材料，且本实施例与实施例1的区别仅在于：
89.本实施例中，以银作为壳层，并相应的选择硝酸银作为银壳层的原料，且本实施例中，n型碳化硅纳米线的用量为0.07g，硝酸银的用量为0.017g；
90.本实施例中铂管的保温温度为650℃。
91.将本实施例获得的sic纳米线核壳异质结材料命名为sic@ag。
92.实施例4
93.本实施例提供一种sic纳米线核壳异质结材料，且本实施例与实施例1的区别仅在于：
94.本实施例中，以硅作为壳层，并相应的选择300目的硅粉作为硅壳层的原料，且本实施例中，n型碳化硅纳米线的用量为0.07g，300目的硅粉的用量为0.017g；
95.本实施例中铂管的保温温度为1100℃。
96.将本实施例获得的sic纳米线核壳异质结材料命名为sic@si。
97.实施例5
98.本实施例提供一种sic纳米线核壳异质结材料，且本实施例与实施例1的区别仅在于：
99.本实施例中，以硫作为壳层，并相应的选择硫粉作为硫壳层的原料，且本实施例中，n型碳化硅纳米线的用量为0.07g，硫粉的用量为0.0017g；
100.本实施例中铂管的保温温度为1100℃。
101.将本实施例获得的sic纳米线核壳异质结材料命名为sic@s。
102.实施例6
103.本实施例提供一种sic纳米线核壳异质结材料，且本实施例与实施例1的区别仅在于：
104.本实施例中，以氮化硼作为壳层，并相应的选择硼烷铵作为氮化硼壳层的原料，且本实施例中，
105.n型碳化硅纳米线的用量为0.07g，硼烷铵的用量为0.00318g；
106.本实施例中铂管的保温温度为900℃。
107.将本实施例获得的sic纳米线核壳异质结材料命名为sic@bn。
108.实施例7
109.本实施例提供一种sic纳米线核壳异质结材料，且本实施例与实施例1的区别仅在于：
110.本实施例中，以掺杂有p型掺杂源的p型碳化硅纳米线作为核体，且以硝酸铝为p型掺杂源。
111.实施例8
112.本实施例提供一种sic纳米线核壳异质结材料，且本实施例与实施例1的区别仅在于：
113.本实施例中，在制备n型碳化硅纳米线时：
114.以硝酸氨作为n型掺杂源，单晶碳化硅纳米线的用量为0.05g，且硝酸氨与单晶碳化硅纳米线的质量比为1:8；
115.烧结处理时，升温速率为3℃/min，处理温度为1000℃，保温时间为600min；
116.退火温度为500℃，退火时间为60min。
117.本实施例中，在复合n型碳化硅纳米线与石墨烯时：
118.n型碳化硅纳米线的用量为0.01g，聚苯乙烯的用量为0.0007g、氯化镍的用量为0.0075g；
119.烧结处理时，升温速率为3℃/min，处理温度为1400℃，保温时间为600min。
120.实施例9
121.本实施例提供一种sic纳米线核壳异质结材料，且本实施例与实施例1的区别仅在于：
122.本实施例中，在制备n型碳化硅纳米线时：
123.以碳酸氢氨作为n型掺杂源，单晶碳化硅纳米线的用量为0.2g，且碳酸氢氨与单晶碳化硅纳米线的质量比为1:12；
124.烧结处理时，升温速率为10℃/min，处理温度为1400℃，保温时间为60min；
125.退火温度为1000℃，退火时间为120min。
126.本实施例中，在复合n型碳化硅纳米线与石墨烯时：
127.n型碳化硅纳米线的用量为0.04g，聚苯乙烯的用量为0.0028g、氯化镍的用量为
0.03g；
128.烧结处理时，升温速率为10℃/min，处理温度为1550℃，保温时间为60min。
129.实施例10
130.本实施例提供一种sic纳米线核壳异质结材料，且本实施例与实施例2的区别仅在于：
131.本实施例中，n型碳化硅纳米线的用量为0.04g，聚苯乙烯的用量为0.0007g；
132.本实施例中铂管的保温温度为800℃。
133.实施例11
134.本实施例提供一种sic纳米线核壳异质结材料，且本实施例与实施例2的区别仅在于：
135.本实施例中，n型碳化硅纳米线的用量为0.1g，聚苯乙烯的用量为0.0028g；
136.本实施例中铂管的保温温度为1050℃。
137.实施例12
138.本实施例提供一种sic纳米线核壳异质结材料，且本实施例与实施例3的区别仅在于：
139.本实施例中，n型碳化硅纳米线的用量为0.04g，硝酸银的用量为0.01g；
140.本实施例中铂管的保温温度为500℃。
141.实施例13
142.本实施例提供一种sic纳米线核壳异质结材料，且本实施例与实施例3的区别仅在于：
143.本实施例中，n型碳化硅纳米线的用量为0.1g，硝酸银的用量为0.025g；
144.本实施例中铂管的保温温度为800℃。
145.实施例14
146.本实施例提供一种sic纳米线核壳异质结材料，且本实施例与实施例4的区别仅在于：
147.本实施例中，n型碳化硅纳米线的用量为0.04g，300目的硅粉的用量为0.01g；
148.本实施例中铂管的保温温度为800℃。
149.实施例15
150.本实施例提供一种sic纳米线核壳异质结材料，且本实施例与实施例4的区别仅在于：
151.本实施例中，n型碳化硅纳米线的用量为0.1g，300目的硅粉的用量为0.025g；
152.本实施例中铂管的保温温度为1400℃。
153.实施例16
154.本实施例提供一种sic纳米线核壳异质结材料，且本实施例与实施例5的区别仅在于：
155.本实施例中，n型碳化硅纳米线的用量为0.04g，硫粉的用量为0.001g；
156.本实施例中铂管的保温温度为800℃。
157.实施例17
158.本实施例提供一种sic纳米线核壳异质结材料，且本实施例与实施例5的区别仅在
于：
159.本实施例中，n型碳化硅纳米线的用量为0.1g，硫粉的用量为0.0025g；
160.本实施例中铂管的保温温度为1400℃。
161.实施例18
162.本实施例提供一种sic纳米线核壳异质结材料，且本实施例与实施例6的区别仅在于：
163.本实施例中，n型碳化硅纳米线的用量为0.04g，硼烷铵的用量为0.00182g；
164.本实施例中铂管的保温温度为800℃。
165.实施例19
166.本实施例提供一种sic纳米线核壳异质结材料，且本实施例与实施例6的区别仅在于：
167.本实施例中，n型碳化硅纳米线的用量为0.1g，硼烷铵的用量为0.00455g；
168.本实施例中铂管的保温温度为1000℃。
169.实施例20
170.本实施例提供一种sic纳米线核壳异质结材料，且本实施例与实施例7的区别仅在于：
171.本实施例中，以氯化铝为p型掺杂源。
172.实施例21
173.本实施例提供一种sic纳米线核壳异质结材料，且本实施例与实施例7的区别仅在于：
174.本实施例中，以氯化硼铝为p型掺杂源。
175.实施例22
176.本实施例提供一种紫外光探测器，且其制备方法如下：
177.1)制备纳米线悬浮液
178.本实施例以异丙醇为溶液，称取0.003g实施例1制备的sic纳米线核壳异质结材料，通过超声，将其均匀分散于10ml异丙醇溶液中，获得纳米线悬浮液；
179.2)纳米线悬浮液滴涂至衬底上
180.本发明不具体限制纳米线悬浮液在衬底材料上的具体涂覆量，根据实际选用的尺寸大小，灵活调整纳米线悬浮液的涂覆量即可。比如，本实施例中，以1cm
×
1cm的氧化硅片为衬底，用移液枪取10μl上述纳米线悬浮液均匀滴涂于1cm
×
1cm的氧化硅片上，随后于70℃的烘箱干燥处理40min，然后依次浸于丙酮、无水乙醇，去离子水中超声清洗10～20min，超声功率为150～350w；
181.3)制备电极
182.采用电子束蒸镀法，利用高能电子轰击坩埚内靶材，使之融化进而沉积在基片上，镀出高纯度高精度的薄膜。本发明中，利用掩模版，在紫外光探测器前驱体上电子束蒸镀一层电极，随后在900℃真空退火炉中退火处理90min，即获得所述紫外光探测器。
183.实施例23
184.本实施例提供一种紫外光探测器，且其制备方法与实施例22的区别仅在于：
185.本实施例中，将实施例2的sic纳米线核壳异质结材料制成纳米线悬浮液。
186.实施例24
187.本实施例提供一种紫外光探测器，且其制备方法与实施例22的区别仅在于：
188.本实施例中，将实施例2-21任意一个实施例之别的的sic纳米线核壳异质结材料制成纳米线悬浮液。
189.实施例25
190.本实施例提供一种紫外光探测器，且其制备方法与实施例22的区别仅在于：
191.本实施例中，以乙二醇为溶液，乙二醇用量为5ml；
192.本实施例中，实施例1-实施例21任意一个实施例制备的sic纳米线核壳异质结材料的用量为0.001g，
193.本实施例中，纳米线悬浮液的用量为0.5μl；
194.本实施例中，干燥处理温度为60℃，处理时间为60min。
195.本实施例中，退火温度为800℃，退火时间为120min。
196.实施例26
197.本实施例提供一种紫外光探测器，且其制备方法与实施例22的区别仅在于：
198.本实施例中，以异丙醇为溶液，乙二醇用量为15ml；
199.本实施例中，实施例1-实施例21任意一个实施例制备的sic纳米线核壳异质结材料的用量为0.005g，
200.本实施例中，纳米线悬浮液的用量为20μl；
201.本实施例中，干燥处理温度为80℃，处理时间为20min。
202.本实施例中，退火温度为1000℃，退火时间为60min。
203.需要说明的是，本发明上述各个实施例中的单晶碳化硅纳米线通过以下步骤获得：按照1g：20～100ml的用量比，如将5g碳化硅气凝胶清洗处理后浸于上述称好的量100～500ml的98％氢氟酸溶液中，于波长为365nm且光功率为5～10w的紫外灯照射下，于30～50℃的温度下，以150w的超声功率超声处理0.5～3h，随后静置30～500min，倒出上清液(90～450ml)，剩下的溶液为溶液a；再向溶液a加入一定量的去离子水(90～450ml)，再经紫外光超声分散处理和分离。重复上述步骤5～8次后，再将溶液a放入离心管经离心得到sic纳米线，随后将其分散到去离子水中，再经离心处理，重复上述操作直至溶液ph为7，得到不含杂质、单分散、晶相为3c相，密度为3.21g/cc，尺寸分布均匀的直径为50～300nm，长度为10～100μm的单晶碳化硅纳米线，干燥(如60℃的真空干燥箱中干燥处理4h)，备用。
204.还需要说明的是，本发明不限制碳化硅气凝胶清洗处理的具体操作，只要能够将碳化硅气凝胶表面的sio2层去除即可。本实施例中，可选的，采用以下工艺实现：将碳化硅气凝胶分别浸于丙酮、无水乙醇，去离子水中超声清洗10～20min。
205.本发明不限制碳化硅气凝胶的具体制备方法，只要能够获得干净的碳化硅气凝胶即可。本实施例中，可选的，采用碳热还原法制备的碳化硅气凝胶，具体采用以下步骤制备碳化硅气凝胶：
206.将聚碳硅烷和乙烯基化合物溶解于有机溶剂b中，在70～90℃无氧条件下，karstedt催化剂催化反应4～8h，得到聚碳硅烷凝胶；将聚碳硅烷凝胶干燥后热处理得到碳化硅/碳前躯体气凝胶，随后加入稻壳炭和硅混合均匀，然后在无氧氩气氛围下，于1000～1800℃煅烧0.5～5h，得到碳化硅气凝胶，且获得的碳化硅气凝胶实物图如图1所示；其中，
在制备碳化硅气凝胶时，所述乙烯基化合物含有二个或二个以上的乙烯基；
207.所述有机溶剂b为环己烷、甲苯、二甲苯或自苯中的一种或多种；
208.所述聚碳硅烷与所述乙烯基化合物以任意比例混合，且所述聚碳硅烷与所述乙烯基化合物的总质量与所述有机溶剂b的用量比为0.03～0.3g:1ml；
209.所述干燥为超临界干燥或冷冻干燥；
210.所述碳化硅/碳前躯体气凝胶、稻壳炭和硅的用量比为1～0.5：0.8：0.1～0.3；
211.所述稻壳炭为商业化的粒度为200目以下，纯度为99％。
212.试验部分
213.(一)xrd测试
214.本发明对本发明制备的碳化硅纳米线气凝胶以及实施例3制备的sic@ag核壳异质结纳米线进行了xrd测试，测试结果分别如图1和图2所示。
215.从图1和图2所示，可以看出：通过原碳化硅纳米线气凝胶材料与sic@ag核壳异质结纳米线xrd图谱的对比，能够看到分别在22
°
，38
°
，44
°
，64
°
，77
°
附近出现衍射峰，经过与标准卡片对比以及样品实际情况，其为sio2与ag单质，结合tem表征图，证实本发明成功制备出sic@ag核壳异质结纳米线样品。
216.(二)tem测试
217.本发明分别对实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和实施例5制备的sic纳米线核壳异质结材料进行了tem测试，测试结果分别如图3、图4、图5、图6和图7所示。
218.从图3-图7所示，可以看出：在碳化硅纳米线表面均匀包覆了一层10～30nm的外延壳层。
219.(三)拉曼测试
220.本发明以实施例1的制备的sic纳米线核壳异质结材料为例，进行了拉曼测试，其测试结果如图8所示。
221.从图8所示，可以看出：石墨烯的典型拉曼光谱图，其对应的特征峰分别位于在1350cm-1
附近的d峰，1582cm-1
附近的g峰，2700cm-1
附近的2d峰。
222.(四)紫外光电探测器的性能测试
223.本发明以实施例22和实施例23的紫外光探测器为例，且分别命名为单根sic@石墨烯紫外光电探测器和单根sic@ag紫外光电探测器。
224.本发明采用keithley4200-scs半导体表征系统测量及其相应的测试方法，分别对单根sic@石墨烯紫外光电探测器和单根sic@ag紫外光电探测器的紫外光电探测性能进行测试，且测试结果分别如图9和图10所示。
225.图9为单根sic@石墨烯紫外光电探测器，即本发明实施例22的紫外光探测器采用入射光波长为365nm的连续紫外光源，通过开/关切换的方式获得了器件的电压-电流、时间-电流曲线。其中，图9(a)为单根sic@石墨烯紫外光电探测器件处于暗态及365nm紫外光源照射下的i-v曲线图，图9(b)为图(a)中i-v曲线的对数图像，从图中可以看出在紫外光的照射下器件电流明显增加，表现出很强的光响应；图9(c)为不同偏压下器件在开/闭态365nm紫外光照下的i-t曲线图，可以看出紫外光照射时器件电流迅速增加并保持稳定，关闭光源后电流迅速下降至初始水平，并且光电流随着施加偏压的增加而增大；图9(d)为365nm紫外光不同光功率密度照射下器件的i-t曲线图，光电流随着光功率密度的增大而上
升。根据i-t曲线图中光/暗电流的数值可以计算出器件的亮/暗电流比达到103，在5v的偏压下，响应度达到8508a/w，探测率为1.69
×
10
11
jone，外量子效率为289618﹪。
226.图10为单根sic@ag紫外光电探测器，即本发明实施例23的紫外光探测器采用入射光波长为365nm的连续紫外光源，通过开/关切换的方式获得了器件的电压-电流、时间-电流曲线。其中，图10(a)和图10(b)为单根sic@ag紫外光电探测器件处于暗态及365nm紫外光源照射下的i-v曲线图，看出在紫外光的照射下器件光电流与暗电流相比明显增加，表现出很强的光响应；图(c)为不同偏压下器件在开/闭态365nm紫外光照下的i-t曲线图，可以看出紫外光照射时器件电流迅速增加，关闭光源后电流迅速下降至初始水平，表现出很强的光响应，并通过重复测试表明器件具有很好的稳定性，随着施加偏压的增加光电流也会相应大幅增加。图10(d)为365nm紫外光不同光功率密度照射下器件的i-t曲线图，光电流随着光功率密度的增大而上升。根据两幅i-t曲线图中光/暗电流的数值可以计算出器件的在入射光波长为365nm的紫外光照射下，单根sic@ag紫外光电探测器件同样表现出很强的光响应，在亮/暗电流比接近104，在5v的偏压下，响应度达到9957a/w，探测率为2.55
×
10
11
jone，外量子效率为338921﹪。
227.显然，上述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。