[發(fā)明專利]一種二維金屬錳硫族化合物材料的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110227199.1
• 申請日: 2021-03-01
• 公開（公告）號: CN113104893A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐明生;朱清海
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: C01G45/00
• 分類號: C01G45/00;C01B19/04;C23C16/30
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 白靜蘭;胡紅娟

本發(fā)明公開了一種二維金屬錳硫族化合物的制備方法：1)對反應(yīng)腔室抽真空，使本底真空達到1.0x10⁰Pa–1.0x10^?6Pa；2)將氣態(tài)原材料Mn源和S源或Se源由惰性載氣傳輸至反應(yīng)腔室的襯底，其中采用MnCl₂、MnBr₂或MnI₂作為Mn源；3)在還原性或氧化性氣氛下，氣態(tài)原材料Mn源和S源或Se源在溫度450–850℃下反應(yīng)形成MnX₂材料，X＝S或Se。本發(fā)明所提供的二維金屬錳硫族化合物的制備方法簡單，原材料資源豐富、無毒、無害，制備過程對環(huán)境不存在不良影響，且制備的金屬錳硫族化合物具有優(yōu)異的光、電、磁性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及二維材料的制備領(lǐng)域，具體涉及一種二維金屬錳硫族化合物材料的制備方法。

背景技術(shù)

以sp²雜化的單一碳原子層的石墨烯是最典型的一種二維材料，自2004年以來，受石墨烯的影響，二維材料成為凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)、光電信息科學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點。二維材料主要有由元素周期表中第四主族元素構(gòu)成的層狀薄膜，如石墨烯(由碳元素組成)、硅烯(由硅元素組成)和鍺烯(由鍺元素組成)、金屬硫族化合物(TMDs)如MoS₂，WS₂等，以及其他層狀材料；由平面狀的一層一層堆砌成層數(shù)不同的二維材料[Chem.Rev.113,3766(2013)；Nature 499,419(2013)]。

二維納米材料如石墨烯、TMDs、h-BN、黑磷、硅烯等二維原子晶體層狀材料具有獨特的光電特性，在信息光電子方面具有潛在應(yīng)用前景。2017年美國研究者在二維層狀Cr₂Ge₂Te₆【Nature 546,265(2017)】和CrI₃【Nature 546,270(2017)】材料中發(fā)現(xiàn)了二維單層極限下的本征鐵磁性和反鐵磁性，這燃起科學(xué)家們在二維材料體系尋求鐵磁半導(dǎo)體材料的巨大興趣；不過，Cr₂Ge₂Te₆和CrI₃都不穩(wěn)定；隨后，磁性二維材料成為研究熱點【NanoToday 34,100902(2020)】。磁性二維材料在自旋量子器件方面具有潛在應(yīng)用價值。對于MnS₂和MnSe₂而言，理論研究表明它們是磁性半導(dǎo)體【Phys.Chem.Chem.Phys.16,4990(2014)】，然而，至今實驗制備二維的MnS₂和MnSe₂鮮有報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種二維金屬錳硫族化合物材料(MnX₂,X＝S或Se)的制備方法。本發(fā)明所提供的二維金屬錳硫族化合物的制備方法簡單，原材料資源豐富、無毒、無害，制備過程對環(huán)境不存在不良影響，且制備的金屬錳硫族化合物具有優(yōu)異的光、電、磁性能。

本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：

一種二維金屬錳硫族化合物材料的制備方法，所述制備方法包括：

1)對反應(yīng)腔室抽真空，使本底真空達到1.0x 10⁰Pa–1.0x 10^-6Pa；

2)將氣態(tài)原材料Mn源和S源或Se源由惰性載氣傳輸至反應(yīng)腔室的襯底，其中采用MnCl₂、MnBr₂或MnI₂作為Mn源；

3)在還原性或氧化性氣氛下，氣態(tài)原材料Mn源和S源或Se源在溫度450–850℃下反應(yīng)形成MnX₂材料，X＝S或Se。

在步驟(2)中，所述Mn源采用加熱或能量粒子束處理成為氣態(tài)原材料。

在步驟(2)中，所述S源或Se源為硫粉或硒粉，所述硫粉或硒粉采用加熱或能量粒子束處理成為氣態(tài)原材料。