[發明專利]一種自插層釩基二維納米片及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110559391.0
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113353980A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 王振興;姚雨雨;何軍
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: C01G31/00
• 分類號: C01G31/00;H01L29/24;B82Y40/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 盛大文

本發明提供一種自插層釩基二維納米片及其制備方法和應用，所述制備方法包括：以五氧化二釩、硫粉和硒粉為原料，進行化學氣相沉積反應，制備所述自插層釩基十五硫硒化八釩納米片；所述五氧化二釩、所述硫粉和所述硒粉的質量比為1:9:3～9。本發明的制備方法工藝簡單、反應速度快且成本低，制備得到的自插層釩基十五硫硒化八釩V₈(S_1?xSe_x)₁₅納米片面積大、純度高，結晶性好，而且化學性質穩定，制得的自插層釩基十五硫硒化八釩納米片能應用在場效應晶體管或者自旋電子器件等方面。

技術領域

本發明涉及無機半導體材料技術領域，尤其涉及一種自插層釩基二維納米片及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，二維材料因為其優異的性能被廣泛的研究。磁性材料作為二維家族中重要一員在過去幾十年中也得到了迅速發展。但是，早期的研究主要集中于在二維非磁性材料中誘導局部磁序，但是這種局部磁序是短程有序的，很容易受到熱漲落的破壞。最近，實驗證明了二維本征Fe₃GeTe₂，Cr₂Ge₂Te₆和CrI₃材料中具有長程有序磁序，激發了探索二維本征磁性材料的研究興趣。釩基的硫屬族材料具有奇異的電子特性和獨特的磁性性能。例如，單層的二硫化釩VSe₂和二碲化釩VTe₂已經被報道室溫下表現出強鐵磁有序性。除釩基的層狀材料外，自插層的釩基材料種類繁多，同時具有獨特的磁性性能，所以其具有廣泛的應用前景。自插層的釩基硫族材料指的是天然的金屬釩原子可以插入層狀釩基二硫元素的范德華間隙間，從而形成釩原子自插層的釩基材料。雖然作為釩基硫族化物的重要組成部分，但是近年來鮮有研究。目前一些自插層材料已經通過分子束外延生長，但是此方法需要在高真空條件下進行，對設備要求高，增加成本。目前亟需提供一種制備簡單的自插層釩基二維硫屬族材料的方法。

發明內容

本發明提供一種自插層釩基二維納米片及其制備方法和應用。本發明提供的自插層釩基十五硫硒化八釩納米片的制備方法工藝簡單、反應速度快且成本低，制備得到的自插層釩基十五硫硒化八釩(V₈(S_1-xSe_x)₁₅)納米片面積大、純度高，結晶性好，且化學性質穩定。

本發明提供一種自插層釩基二維納米片的制備方法，包括：以五氧化二釩、硫粉和硒粉為原料，進行化學氣相沉積反應，制備所述自插層釩基十五硫硒化八釩納米片；所述五氧化二釩、所述硫粉和所述硒粉的質量比為1:9:3～9。本發明中，以硫粉，硒粉和五氧化二釩為原料，通過化學氣相沉積法制備插層釩基十五硫硒化八釩納米片(V₈(S_1-xSe_x)₁₅)，所述方法具有制備工藝簡單、操作方便、反應速度快且成本低的優點。

本發明中，通過采用上述方法制備，能夠制備出高質量的自插層釩基十五硫硒化八釩納米片，尤其是通過控制硫硒比例，可以制備出硒含量不同的納米片，從而使得自插層釩基十五硫硒化八釩納米片生長可控。

根據本發明提供的自插層釩基二維納米片的制備方法，所述五氧化二釩、所述硫粉和所述硒粉的質量比更優選為1:9:3。

根據本發明提供的自插層釩基二維納米片的制備方法，包括：將所述硫粉和所述硒粉置于雙溫反應區的上游，將所述五氧化二釩置于所述雙溫反應區的下游，然后加熱，進行化學氣相沉積反應。本發明中，化學反應位于雙溫區管式爐中。