[發明專利]二維過渡金屬硫族化合物納米片半金屬特性的調控方法

在審

• 申請號: 202011506458.6
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112694127A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 張躍;高麗;張錚;廖慶亮
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C01G39/06
• 分類號: C01G39/06;B82Y40/00;B82Y30/00;C01B19/04
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發明公開了一種二維過渡金屬硫族化合物納米片半金屬特性的調控方法，該調控方法的步驟：先將二維過渡金屬硫族化合物納米片轉移到基底上；再配置弱氧化性物質；隨后將帶有納米片的基底置于弱氧化性物質環境中，靜置，清洗，吹干，得到具有穩定半金屬特性的二維過渡金屬硫族化合物納米片。該方法利用過渡金屬原子終邊導電網絡通道，使二維過渡金屬硫族化合物納米片具有半金屬特性。該方法避免了亞穩1T’相的引入，使得半金屬特性更加穩定可靠。緩慢的氧化過程保證導電網絡通道的可控性高。可選區調控保證調控的靈活度大。該方法旨在降低二維過渡金屬硫族化合物和金屬的接觸勢壘，推動二維過渡金屬硫族化合物在電子器件領域的發展。

技術領域

本發明屬于缺陷工程領域，涉及一種簡單，有效的二維過渡金屬硫族化合物納米片半金屬特性的調控方法。

背景技術

石墨烯的發現推動了二維材料的研究熱潮。石墨烯由于具有超高的電導率和載流子遷移率，優良的熱傳導率和超強的機械強度等，在納米電子學、能源、催化、傳感等領域具有極大的應用前景。然而本征石墨烯為零帶隙材料。一方面，零帶隙使石墨烯具有金屬特性，在電子器件電極接觸方面優勢獨顯，另一方面，零帶隙又極大地限制了其在數字開關和光電探測等領域的發展。二維過渡金屬硫族化合物作為一類具有可調帶隙的類石墨烯材料，很大程度上彌補了石墨烯的不足，被認為是下一代新型電子和光電器件的理想替代材料。與金屬性質的石墨烯相比，二維過渡金屬硫族化合物在構筑電子器件時和金屬電極接觸勢壘高，電子注入時需要克服較高的勢壘，導致輸出電流較小，一定程度上限制了二維過渡金屬硫族化合物在電子器件領域的發展。因此，實現過渡金屬硫族化合物納米片半金屬特性的調控，降低金半接觸區域勢壘高度至關重要。

目前，二維過渡金屬硫族化合物金屬/半金屬特性的調控手段主要有電子束/離子束/等離子體誘導相變工程、離子插層法和靜電摻雜誘導相變工程等。其中，電子束/離子束/等離子體等相變誘導過程主要由激發出的缺陷誘導原子面的滑移而實現，而離子插層和靜電摻雜相變誘導過程主要由過多的電子摻入過渡金屬硫族化合物中誘導相變實現。研究發現，多數調控二維過渡金屬硫族化合物半金屬/金屬特性相變工程所實現的均是2H和1T’相的混合相，主要以大面積的2H相包圍小區域的1T’相為主，這種島狀1T’相的分布很難展現均勻的半金屬/金屬特性。此外，二維過渡金屬硫族化合物2H相到1T’相的轉變是一個穩態到亞穩態的轉變，1T’相亞穩態會隨著時間和溫度等的變化逐漸恢復到2H相，導致電子器件不穩定。因此，發展穩定調控二維過渡金屬硫族化合物納米片半金屬/金屬特性的方法至關重要。

我們提出了一種簡單有效的二維過渡金屬硫族化合物納米片半金屬特性的調控方法。該方法通過誘導二維過渡金屬硫族化合物納米片中缺陷的生成和緩慢可控轉變，在二維過渡金屬硫族化合物納米片中引入以過渡金屬原子終邊為主的導電金屬網絡通道，實現半導體到半金屬特性的調控。該半金屬調控方法成功避開了亞穩相1T’相，以缺陷誘導產生過渡金屬原子終邊導電金屬網絡通道實現半金屬特性調控，具備特性穩定的優點。同時，該方法簡單有效、可控性好、與CMOS工藝兼容性高。此外，通過缺陷控制導電金屬網絡通道，在局域或大面積區域均能實現對二維過渡金屬硫族化合物納米片半金屬特性的調控，且調控后的半金屬特性穩定性好。

發明內容

本發明的內容在于提供一種簡單有效的二維過渡金屬硫族化合物納米片半金屬特性的調控方法。該方法旨在有效解決相變工程調控二維過渡金屬硫族化合物納米片金屬/半金屬特性時穩定性差的問題，為二維過渡金屬硫族化合物納米片穩定的半金屬特性調控提供有效可行的方案，以降低二維過渡金屬硫族化合物納米片和金屬接觸時的勢壘高度。

為達上述目的，本發明的技術方案是:一種二維過渡金屬硫族化合物納米片半金屬特性的調控方法，所述方法的具體步驟為：

S1：將過渡金屬硫族化合物納米片轉移到基底上，備用；

S2：準備弱氧化性物質于器皿中，備用；