[發明專利]一種二硒化鉻二維材料的制備和應用

有效

• 申請號: 202010103134.1
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111206283B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 段曦東;段鑲鋒;黎博
• 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;C01B19/04;B82Y40/00;B82Y30/00;H01F1/10;H01F41/22;H01F41/30
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 盛武生;魏娟

本發明涉及一種二維材料制備領域，具體公開了一種CrSe₂二維材料的制備方法，CrCl₃、Se粉經加熱揮發，并在載氣作用以及700?720℃的沉積溫度下生長在300nm?SiO₂/Si以及WSe₂基底表面，制得所述的CrSe₂二維材料；所述的載氣為保護氣和H₂的混合氣氛，其中，保護氣的流量為50～150sccm；H₂的流量為1～2sccm。本發明還包括采用所述的制備方法制得的CrSe₂二維材料具有磁性。本發明首次在WSe₂基底上成功合成出了超薄CrSe₂二維材料，并發現相較之于300nm?SiO₂/Si基底，CrSe₂二維材料能在WSe₂基底上生長得更薄，且通過大量研究，獲得了制得結晶度高的CrSe₂二維材料。

技術領域

本發明屬于納米材料領域，具體涉及硒化鉻二維材料、制備及其在磁學中的應用。

技術背景

二維范德華材料，如石墨烯和過渡金屬硫族化合物，因其獨特的電子和光學特性而備受關注^1-14。最近的研究表明，一些二維范德華材料，如CrI₃^15-17、Cr₂Ge₂Te₆^18、19、VSe₂²⁰、MnSe_x²¹和Fe₃GeTe₂^22、23，在低溫下單層仍具有強磁性。本征二維范德華鐵磁體的發現為在二維極限下對自旋序的基本研究和新一代自旋電子器件的設計提供了令人興奮的機會^24、25。然而，迄今為止報道的大多數二維范德華鐵磁體的磁性高度依賴于厚度，并且對周圍環境高度敏感¹⁵。這些二維范德華鐵磁體中的大多數在空氣中不表現出持久的穩定性，通常只通過在高度受控的環境(如手套箱)中對材料進行機械剝離來獲得，產量低，厚度控制差，能用于實驗測量和器件制造的時間相對較短^15、18。因此，合成厚度可調的空氣穩定的二維鐵磁材料具有相當大的挑戰性。

二硒化鉻(CrSe₂)具有1T相的CdI₂型層狀結構，其中共價鍵的Se-Cr-Se原子層通過范德華力固定在一起²⁶。已經有研究以K_xCrSe₂(x≈0.9)為原料，在乙腈中用碘脫除鉀²⁶，和在CrSe_2(en)1/2的裂解前驅體²⁷上合成了1T-CrSe₂塊體晶體。理論研究預測了二維CrSe₂是一種具有大磁晶各向異性的磁性金屬^28-31，對未來的存儲器件有著重要的意義。然而，目前還沒有關于可控合成超薄二維CrSe₂納米片的報道。

1.Chen，P.；Zhang，Z.；Duan，X.；Duan，X.Chem.Soc.Rev.2018，47，(9)，3129-3151.

2.Liu，X.；Sun，G.；Chen，P.；Liu，J.；Zhang，Z.；Li，J.；Ma，H.；Zhao，B.；Wu，R.；Dang，W.；Yang，X.；Dai，C.；Tang，X.；Chen，Z.；Miao，L.；Liu，X.；Li，B.；Liu，Y.；Duan，X.Nano Res.2019，12，(2)，339-344.

3.Wei，Z.；Li，B.；Xia，C.；Cui，Y.；He，J.；Xia，J.-B.；Li，J.Small Methods 2018，1800094.