了复合固溶半导体耦合纳米颗粒的宽波段红外光强吸收性能与具有亚微米微纳结构的黑 色蝶翅对可见光的高吸收性能的优势，并具有减反射微观结构。该复合固溶半导体耦合的 碳基纳米颗粒薄膜具有宽波段红外光高效吸收以及优异的红外光热、光电转换性能，此外 其热辅助光电效应显著，从而使本发明制备的具有减反射微纳结构的复合固溶半导体耦合 的碳基纳米颗粒薄膜作为红外探测薄膜具有优异的红外光探测性能。
[0038] 与现有技术相比，本发明方法制备的具有减反射微纳结构的复合固溶半导体耦合 的碳基纳米颗粒薄膜作为红外探测薄膜有益效果如下：
[0039] 第一，本发明制备的具有减反射微纳结构的复合固溶半导体耦合的碳基纳米颗粒 薄膜实现了宏观大尺度化，且具有蝶翅（蝴蝶翅膀）的减反射微观结构，该薄膜在宽波段红 外区域具有高吸收减反射性能，特别在红颜色光波段、近红外及中红外波段具有更强的吸 收和减反射性能，并且还具有优异的光热、光电转换性能；
[0040] 第二，由于本发明的具有减反射微纳结构的复合固溶半导体耦合的碳基纳米颗粒 薄膜优异的宽波段红外光吸收及高效的光热转换性能，由其制备的红外探测薄膜具有良好 的红外光热、光电效应，其光热辅助光电效应展示了优异的热辅助红外光探测性能；
[0041] 第三，利用本发明的具有减反射微纳结构的复合固溶半导体耦合的碳基纳米颗粒 薄膜的良好的红外光吸收性能可以制备高性能的红外光应用材料；利用其良好的光吸收及 光热、光电转换性能可以制备高性能的红外光探测材料。
【附图说明】
[0042] 图I (a)是裳凤蝶前翅的光学图；图I (b)是裳凤蝶前翅的SEM图；图I (c)是本发 明实施例1所得产物Cui^S-Cu2SOdFW的SEM图；
[0043] 图2 (a) - (c)分别为本发明实施例1所得如下产物和对比例Cu^S/Ci^SOC^I^FW、 CuliigS-Cu2SOCJ^FW 和 Cul96SOCJ^FW 的 XRD 数据分析图；
[0044] 图3 (a)、（b)、⑷为本发明实施例1所得产物的TEM图像，⑷的插图为本发明实 施例1所得产物的衍射环照片；（c)为本发明实施例1所得产物的高分辨图像；
[0045] 图4是本发明实施例1所得产物及对比样品的光吸收图；
[0046] 图5 (a)是不同光功率的980nm红外光照射下本发明实施例1所得产物红外传感 薄膜的光电流随时间变化曲线图，在测试过程中设定5V偏压，图5(b)是在光功率分别为0 和0. 166mW/mm2的980nm的红外光照射下本发明实施例1所得产物红外传感薄膜的光电流 随时间变化曲线图，在测试过程中设定5V偏压；
[0047] 图6是在光功率分别为0和12. lmW/mm2的980nm的红外光照射下本发明实施例1 所得产物红外传感薄膜的I-V曲线；
[0048] 图7是本发明实施例1所得产物的红外传感薄膜的光电流vs. 980nm红外入射光 功率的数据分析图。
【具体实施方式】
[0049] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发 明，而不用于限定本发明的保护范围。本领域技术人员在本发明的指导下，能够根据本领域 常识将其应用到制备其它的金属/半导体、复合固溶半导体耦合的碳基纳米颗粒薄膜，因 此下述实施例不能限制本发明的保护范围。
[0050] 实施例1
[0051] 本实施例的复合固溶半导体親合的碳基纳米颗粒薄膜（标记为CuhS-CujjSOC^I^ FW)的制备方法，包括以下步骤：
[0052] (1)选择裳凤蝶的前翅作为具有减反射微观结构的黑色吸光蝶翅；
[0053] (2)对选定的裳凤蝶的前翅进行如下的前处理及活化处理：首先将蝶翅置于无水 乙醇中浸泡30min，去离子水清洗；然后将蝶翅浸渍在体积分数为15vol %的HNO3溶液中 2h，取出洗净；再将蝶翅放入质量分数为40%的乙二胺无水乙醇溶液中浸泡6h，之后取出， 使用去离子水清洗数次；上述步骤用以去除色素和杂质，并改善其表面吸附性能；
[0054] (3)沉积Au纳米颗粒：将活化处理后的上述蝶翅于30°C恒温下浸入氯金酸前驱体 溶液中4h，之后取出用去离子水清洗数遍；然后将蝶翅在0.1 M浓度的NaBH4溶液在30°C下 还原30min，之后再用去离子水清洗数遍，得到沉积有Au纳米颗粒的蝶翅；
[0055] ⑷沉积CuS纳米颗粒：将步骤3)所得Au蝶翅浸渍于含有Cu2+和S2溶液的80°C 高压釜中，保温2h，之后室温冷却至室温，取出后，去离子水清洗数遍，得到沉积有Au-CuS 纳米颗粒的蝶翅Au-CuS_T_FW ;
[0056] (5)将以上所制备的沉积有Au-CuS纳米颗粒的蝶翅Au-CuS_T_FW置于真空管式炉 中，通过抽真空，使炉腔保持真空环境。采用3°C /min的升温速度，从室温加热至450°C，并 在450°C的温度下保温Ih进行碳化处理。然后自然冷却至室温。获得最终的复合固溶半导 体耦合的碳基纳米颗粒薄膜CUl.96S-Cu2S@C_T_FW。
[0057] 本实施例的对比例样品制备方法如下：
[0058] (a)对比例1 :使用与上述步骤（5)相同的碳化过程，对T_FW进行处理，制备得到 碳化的T_FW ;
[0059] (b)对比例2 :去除上述步骤⑶Au纳米材料沉积过程，采用步骤（1)、（2)、⑷制 备得到CuS_T_FW，并采用与上述步骤（5)相同的碳化工艺进行碳化，得到碳基复合半导体 "蝶翅"功能材料Cu^S/Ci^SOdFW。
[0060] (c)对比例3 :增加金纳米材料的含量，通过步骤⑶Au纳米材料沉积过程之后，使 用去离子水清洗，在30°C的温度下继续在化学镀Au纳米溶液（化学镀Au纳米溶液成分含 量为：氯金酸（Ig)，氯化钠（〇. 6g)，酒石酸（0. 4g)，氢氧化钠（5. 14g)，无水乙醇（7ml)，去 离子水（100mL))中，化学沉积12min。去离子水清洗。再置于步骤（4)中沉积CuS纳米颗 粒，制备Au (12min) -CuS_T_FW。并采用相同的碳化工艺进行碳化，对Au (12min) -CuS_T_FW 进行碳化，获得碳基固溶半导体"蝶翅"功能材料CUl.96S@C_T_FW。
[0061] 通过本实施例的上述方法制备所得的具有减反射微观结构的复合固溶半导体耦 合的碳基纳米颗粒薄膜CUl.96S-Cu2S@C_T_FW的形貌如图1(c)所示，从图1中与蝶翅结构的 对比可见，该复合固溶半导体耦合的纳米颗粒薄膜完美的复制了裳凤蝶前翅的减反射微观 结构；
[0062] 图2为本实施例制备的下列产物和对比例：对比例碳基复合半导体"蝶 翅"（CUl.96S/Cu2S@C_T_FW)、产物碳基复合固溶半导体"蝶翅"（Cuu 6S-Cu2SOdFW)和对比 例碳基固溶半导体"蝶翅"（CUl.96S@C_T_FW)的XRD数据分析图。
[0063] 通过对XRD数据进行分析，对CuS_T_FW经过450°C的真空烧结碳化处理后的蝶翅 表面成分物相变化进行了研究（图2 (a))。由图2 (a)所示，CuS_T_FW进过450°C的真空烧 结后，其所获得的产物的XRD图像表现为正方相Cuh96S (JCPDS card no. 29-0578)和六方相 Cu2S(JCPDS card no. 26-1116)。因为，AQPS 表面沉积 CuS 为六方相纳米颗粒（JCPDS card no. 06-0464)。当对CuS进行加热至220°C时分解为Cu2S和单质硫，如以下反应式所示：
[0064] 2CuS 獄 > Cu2S+ S ( I ：)
[0065] 此外，硫的沸点为444. 6°C。当烧结温度高至450°C时，热分解形成的硫随着抽真 空过程挥发。从而使六方相CuS纳米材料转换为六方相Cu2Sm米材料。又由于Cu2S在空 气环境下热力学不稳定，在空气下发生氧化形成CUl.96S。并且与Cu2S相比，在空气环境下 CUl.96S的热力学稳定性更好。因此，CuS_T_FW经过碳化后，由于空气环境下氧化，或在碳 化过程中由于真空度的限制少许氧气渗入发生演化，形成碳基复合半导体"蝶翅"（CUl.96S/ Cu2SiC_T_Fff)ο
[0066] 然而，由图2 (b)所示，Au_CuS_T_FW经过450°C的真空烧结后，其所获得的产物 的 XRD 图像也表现为正方相 Cuh96SCJCPDS card no. 29-0578)和六方相 Cu2S(JCPDS card no. 26-1116)。此外，与Cuh96Sztu2SOCJ^FW的XRD衍射峰相比，Cu 1.96S的衍射峰更强，且多 出了 CUl.96S的（215)和（109)晶面衍射峰。并且CUl. 96S的（104)和（200)晶面衍射峰明 显的向右偏移，如图2虚线所示。这是因为，立方相Au纳米颗粒在高温烧结过程中，固溶 进正方相CUu6S纳米颗粒