[發明專利]一種制備鉻摻雜單層二硫化鎢二維晶體的方法有效
| 申請號： | 202011168522.4 | 申請日： | 2020-10-28 |
| 公開（公告）號： | CN112174211B | 公開（公告）日： | 2021-11-05 |
| 發明（設計）人： | 聶安民;康夢克;向建勇;牟從普;柳忠元;田永君 | 申請（專利權）人： | 燕山大學 |
| 主分類號： | C01G41/00 | 分類號： | C01G41/00 |
| 代理公司： | 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123 | 代理人： | 張建 |
| 地址： | 066004 河北*** | 國省代碼： | 河北;13 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 制備 摻雜 單層 硫化 二維 晶體 方法 | ||
本發明涉及一種制備鉻摻雜單層二硫化鎢二維晶體的方法，屬于無機半導體納米材料制備的技術領域，其包括以下步驟：以Cr、NaCl、WO3、S為原料，在多溫區管式爐里面以Si/SiO2為基底，通過S單質對WO3及Cr同時進行硫化，共同參與成鍵，使Cr取代部分WS2單層二維晶體中W的位置，通過化學氣相沉積的方式制備得到Cr摻雜單層WS2二維晶體。本發明所述的方法步驟簡單、操作方便，合成速度快且成本低廉，制備得到的Cr摻雜單層WS2二維晶體結晶性好，化學及熱力學性能穩定。
技術領域
本發明涉及一種制備鉻摻雜單層二硫化鎢二維晶體的方法，屬于無機半導體納米材料制備的技術領域。
背景技術
石墨烯的橫空出世開辟了二維材料研究的新領域。一大批新型的二維材料相繼進入研究人員的視野。二維過渡金屬硫屬化合物是其中有代表性的一類。原子級別的厚度，可調諧的帶隙寬度，高的光電響應效率，以及良好的遷移率等特點 使其在光電器件，電催化等領域都有著巨大的應用潛力。過渡金屬摻雜是實現對二維硫屬化合物性能調控的有效策略。過渡金屬摻雜二維硫屬化合物的制備一直以來是工藝合成的一個難題。就目前來說成熟的摻雜工藝并不多見，因不同的過渡金屬源，其相應的可用來制備的化合物區別較大，因而工藝參數均有很大區別。需要各自摸索創新，因“源“制宜，稀磁半導體兼具有半導體和磁性材料的性質，使同時利用半導體中的電子電荷與電子自旋成為可能，為開辟半導體技術新領域以及制備新型電子器件提供了條件。在過渡金屬鉻摻雜二維硫屬化合物的研究中，Cr源的選取為一大難題，Cr2O3的化學性質及其穩定，即使在高溫下通入氫氣也沒有什么變化，而CrCl2、CrCl3的熔點雖然很低，較易蒸發，但其在空氣中極易潮解，性質不穩定。因此選擇合適的Cr源以及合適的方法進行制備鉻摻雜二維硫屬化合物是目前急需解決的問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種制備Cr摻雜單層WS2二維晶體的方法，方法步驟簡單、操作方便，合成速度快且成本低。為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：
一種制備鉻摻雜單層二硫化鎢二維晶體的方法，其特征在于：以Cr、NaCl、WO3、S為原料，在多溫區管式爐里面以Si/SiO2為基底，通過S單質對WO3及Cr同時硫化，采用化學氣相沉積的方法制備得到Cr摻雜單層WS2二維晶體。
本發明技術方案的進一步改進在與：制備方法為：將S單質用剛玉舟置于多溫區管式爐的上游，將WO3、NaCl的混合物和Cr用剛玉舟置于多溫區管式爐的下游，在氬氣的保護下，多溫區管式爐管內壓強為50-200Pa下，進行加熱硫化反應。
本發明技術方案的進一步改進在與：所述多溫區管式爐的上游溫度為130-210℃。
本發明技術方案的進一步改進在與：所述多溫區管式爐的下游溫度為880-980℃。
本發明技術方案的進一步改進在與：所述的氬氣的流量為20-50sccm。
本發明技術方案的進一步改進在與：所述硫化反應的升溫時間為30-50min，反應時間為20-50min。
本發明技術方案的進一步改進在與：所述方法還包括硫化反應前對所用樣品沉積基底Si/SiO2用丙酮進行超聲清洗，后用乙醇清洗，最后用N2吹干。
本發明技術方案的進一步改進在與：所述方法還包括在硫化反應之前，采用氬氣對多溫區管式爐及剛玉舟進行清洗。
由于采用了上述技術方案，本發明取得的技術效果有：
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