[發(fā)明專利]一種基于電子動態(tài)調(diào)控增強(qiáng)異質(zhì)分子摻雜二硫化鉬的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810669691.2
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN108862388B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜瀾;左佩;李欣
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: C01G39/06
• 分類號: C01G39/06;B23K26/0622;B82Y30/00;B82Y40/00;G01N21/65
• 代理公司: 北京理工正陽知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鮑文娟

本發(fā)明公開的一種基于電子動態(tài)調(diào)控增強(qiáng)異質(zhì)分子摻雜二硫化鉬的方法，屬于微納米制造領(lǐng)域。本發(fā)明包括如下步驟：步驟一：通過飛秒激光脈沖序列聚焦到置于基底表面上的單層或多層二硫化鉬，并控制飛秒激光脈沖序列的加工參數(shù)和加工位置，誘導(dǎo)出滿足預(yù)設(shè)使用需求的二硫化鉬表面的程度和位置可控的缺陷態(tài)，在空氣環(huán)境中，具有缺陷態(tài)/活性點(diǎn)的二硫化鉬有效吸附空氣中的氧氣，得到可控被氧氣分子P型摻雜的單層或多層二硫化鉬；步驟二：在具有缺陷態(tài)/活性點(diǎn)的單層二硫化鉬滴上能夠?qū)崿F(xiàn)N型摻雜的有機(jī)物/無機(jī)物/生物分子溶液，并等待自然風(fēng)干，得到被有機(jī)物/無機(jī)物/生物分子N型摻雜的單層二硫化鉬。本發(fā)明具有缺陷態(tài)程度和位置可控、操作簡單、靈活等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于電子動態(tài)調(diào)控增強(qiáng)異質(zhì)分子摻雜二硫化鉬的方法，屬于微納米制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)

二硫化鉬是新型的類石墨烯的二維材料，在電子學(xué)、光電子學(xué)、傳感、光催化等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，所以對其本征特性例如能帶結(jié)構(gòu)的調(diào)控有著重要的意義。

目前，調(diào)諧二硫化鉬能帶結(jié)構(gòu)的一個有效方法是通過原子交換或與異質(zhì)分子電荷轉(zhuǎn)移對二硫化鉬進(jìn)行摻雜。其中，通過單原子交換摻雜二硫化鉬的方法主要是與鉬、硫原子的同組原子進(jìn)行交換，而通過電荷轉(zhuǎn)移來摻雜(化學(xué)摻雜)二硫化鉬可通過各種異質(zhì)分子來實(shí)現(xiàn)。通過增強(qiáng)二硫化鉬對異質(zhì)分子的物理化學(xué)吸附，可增強(qiáng)二硫化鉬與異質(zhì)分子之間的電荷轉(zhuǎn)移。二硫化鉬對異質(zhì)分子的物理化學(xué)吸收的增強(qiáng)，可通過誘導(dǎo)缺陷活性點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。

誘導(dǎo)單層或多層二硫化鉬表面缺陷活性點(diǎn)的方法包括化學(xué)氣相沉積、電子束、等離子體束、連續(xù)激光加工方法：其中，化學(xué)氣相沉積誘導(dǎo)的缺陷態(tài)程度和位置不可控，且工藝過程復(fù)雜；電子束和等離子束輻照需要真空系統(tǒng)、掩模和復(fù)雜的操作程序，會產(chǎn)生熱效應(yīng)，且靈活性低成本高。飛秒激光加工是微納米制造領(lǐng)域的新型技術(shù)。激光加工法速度快、靈活、非接觸、無污染、無需苛刻條件，而飛秒激光更是具有脈沖持續(xù)時間短、脈沖峰值功率高、能夠避免熱效應(yīng)防止材料熱氧化、可精確聚焦以定位加工等優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有方法誘導(dǎo)二硫化鉬缺陷態(tài)增強(qiáng)異質(zhì)分子對二硫化鉬摻雜過程中的缺陷態(tài)程度和位置不可控、熱效應(yīng)、靈活性低等問題，本發(fā)明公開的一種基于電子動態(tài)調(diào)控增強(qiáng)異質(zhì)分子摻雜二硫化鉬的方法要解決的技術(shù)問題是：實(shí)現(xiàn)基于電子動態(tài)調(diào)控增強(qiáng)異質(zhì)分子摻雜二硫化鉬，具有缺陷態(tài)程度和位置可控、操作簡單、靈活等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明公開的一種基于電子動態(tài)調(diào)控增強(qiáng)異質(zhì)分子摻雜二硫化鉬的方法，包括如下步驟：

步驟一、通過飛秒激光脈沖序列聚焦到置于基底表面上的單層或多層二硫化鉬，并根據(jù)使用需求中需要的缺陷態(tài)程度和位置，控制飛秒激光脈沖序列的加工參數(shù)和加工位置，誘導(dǎo)出滿足預(yù)設(shè)使用需求的二硫化鉬表面的程度和位置可控的缺陷態(tài)，所述二硫化鉬表面缺陷態(tài)包括裂紋和納米片邊緣，缺陷態(tài)即活性點(diǎn)，在空氣環(huán)境中，具有缺陷態(tài)/活性點(diǎn)的二硫化鉬有效吸附空氣中的氧氣，得到可控被氧氣分子P型摻雜的單層或多層二硫化鉬。

所述加工參數(shù)包括飛秒激光脈沖序列的激光能量、脈沖延時、掃描速度、掃描間距。

所述飛秒激光脈沖序列的激光能量0～0.03uJ、脈沖延時0～10ps，掃描速度50～1000um/s、掃描間距0～0.5um。

步驟二、在步驟一中具有缺陷態(tài)/活性點(diǎn)的單層二硫化鉬滴上10-¹⁵～10^-6M的能夠?qū)崿F(xiàn)N型摻雜的有機(jī)物/無機(jī)物/生物分子溶液，并等待自然風(fēng)干，得到被有機(jī)物/無機(jī)物/生物分子N型摻雜的單層二硫化鉬。

作為優(yōu)選，在步驟二中具有缺陷態(tài)/活性點(diǎn)的單層二硫化鉬滴上5ul濃度為1×10^-6M/L即5×10^-12M的R6G溶液，并等待自然風(fēng)干，得到被R6G分子N型摻雜的單層二硫化鉬。