[發明專利]一種碲化鈮二維材料及其合成和應用

有效

• 申請號: 201810249484.1
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108486656B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 段曦東;段鑲鋒;吳瑞霞
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C30B29/46
• 分類號: C30B29/46;C30B29/64;C30B25/00;B82Y40/00
• 代理公司: 43114 長沙市融智專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 盛武生;魏娟

本發明屬于二維材料制備領域，具體公開了一種NbTe₂二維材料的制備方法，其特征在于：將NbCl₅在不低于120℃的揮發溫度、Te粉在500?700℃的揮發溫度下揮發；揮發后的原料在20～220sccm的載氣流量、500?700℃的沉積溫度下反應并生長在基底表面，制得NbTe₂二維材料；所述的載氣為保護氣和氫氣的混合氣氛，其中，氫氣的體積百分數1?10％。本發明還公開了所述制備方法制得的NbTe₂二維材料及其應用。本發明制備的NbTe₂納米片形貌良好為六邊形或三角形，厚度為4.5?360nm，大小在2?30μm，為單晶，質量高且厚度可控。

技術領域

本發明屬于納米材料領域，具體涉及一種碲化鈮二維材料的制備及其在電學器件、磁學中的應用。

技術背景

過渡金屬二硫族化合物(TMDs)是一類層狀材料，其中一層金屬原子夾在兩層硫族元素之間，作為單層結構¹。自20世紀60年代以來，大量TMDs被廣泛研究用于各種研究領域，如潤滑，電池，電荷密度波材料和超導等等。最近，這些材料重新引起了人們的興趣，這是因為在二維材料(2D)中出現了有趣的物理現象。在2D TMD中，TMD的半導體子集(其中過渡金屬通常是Mo或W和硫族元素原子是S或Se)，由于其在潛在的電子學和光電學應用領域而受到最大的關注.

作為TMDs的一員，金屬性過渡金屬二硫族化合物(MTMDC)表現出豐富的吸引人們研究的特性，如磁性^2-3，電荷密度波^4-7和超導電性^8-10，在近幾十年來，引起了科學家們的廣泛關注。最近，對這些MTMDC(TaS₂，NbSe₂等)的研究興趣再次提高，因為它們已經被證明是探索集體電子態到二維(2D)極限^11-14的理想系統。更有趣的是，這些層狀材料具有良好的導電性能和缺少帶隙，如果它們可以被減薄到納米尺寸，表明它們具有一系列潛在的應用，如透明電極¹⁵和能量轉換/存儲¹⁶。然而，廣受贊譽的金屬性過渡金屬二硫族化合物幾乎尚未探索，這與半金屬石墨烯^17,18及其二硫屬元素化物類似物(如單層MoS₂^19,20，MoTe₂^21,22和ReS₂^23,24)形成鮮明對比。這主要歸因于批量生產高質量大尺寸厚度在10nm以下的MTMDC納米片的滯后性研究進展^14,25,26。

VB族金屬碲化物NbTe₂由于臨近金屬離子對(Nb⁴⁺-Nb⁴⁺)之間擁有很強的電子耦合，使得它們可以作為多種物理現象研究的基礎，NbTe₂被證明存在有電子密度波的轉變、超導性和磁各向異性。NbTe₂理論為一類層狀材料，其的成功制備有助于拓展二維材料家族，為制備新的電子器件設備以及二維材料本征磁性的研究提供了新的可能。雖然NbTe₂具有如此獨特的性質，但是目前對于它們的研究多基于理論計算或者塊狀單晶，迫切的需要實驗上成功制備超薄NbTe₂單晶并對它們進行更深入的研究。

參考文獻

1.Wang,Q.H.et al.Electronics and optoelectronics of two-dimensionaltransition metal dichalcogenides.Nat.Nanotechnol.7,699(2012).