[發(fā)明專利]α-GeTe二維材料及其PVD制備方法和應用

在審

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• 申請日: 2022-03-21
• 公開（公告）號: CN114725187A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設計）人: 段曦東;李威;吳瑞霞
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/24;H01L29/78;C23C14/06;C23C14/22
• 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

本發(fā)明屬于二維材料制備領域，具體公開了一種α?GeTe二維材料的PVD制備方法，將GeTe原料在600?700℃下加熱揮發(fā)，并將揮發(fā)的原料在含氫氣載氣、340?380℃的溫度下物理氣相沉積在無懸掛鍵的基底表面，制得α?GeTe二維材料；所述的含氫氣載氣為氫氣和保護性氣氛的混合氣，其中，氫氣的流量為1?10sccm，保護性氣氛的流量為70～90sccm。本發(fā)明還公開了所述的制備方法制得的材料和應用。本發(fā)明技術方案可以二維方式延伸原子級薄的α?GeTe 2D金屬納米片；首次實現(xiàn)原子級厚度α?GeTe納米片的可控制備。

技術領域

本發(fā)明屬于二維材料制備領域，具體涉及α-GeTe二維材料的制備領域。

技術背景

二維(2D)材料因其廣泛的物理性質和化學性質已成為新一代原子級薄器 件的基礎研究和潛在應用的新材料平臺。目前已廣泛應用于電子器件領域^1-3、光 電領域^4,5、谷電子學和自旋電子學^6,7，傳感器^8,9以及能量存儲^10,11等諸多領域。 盡管大多數(shù)努力都集中在石墨烯和2D半導體上，但2D金屬材料(例如，TaS₂¹²， TaSe₂¹³，NbSe₂¹⁴，T_d-MoTe₂¹⁵，和VS₂¹⁶)由于其特殊的物理性質而引起了相當多的關 注。據(jù)報道，NbSe₂表現(xiàn)出與厚度相關的超導性能，隨著層數(shù)從單層增加到10 層，轉變溫度從1.0K增加到4.56K¹⁷。VS₂納米片的優(yōu)良導電性(3×105S m^-1) 將其應用于下一代電子領域^18,19。二維PtTe₂單晶具有很強的厚度可調電學性能 ²⁰，而NiTe₂具有類似的電導率變化趨勢²¹。作為2D材料系列的新成員，MTMD 在未來的電子，自旋電子學和催化應用中具有豐富的物理特性和令人興奮的應用 潛力。

除了具有有限尺寸和可擴展性的機械剝離薄片外，化學氣相沉積(CVD)是 具有可控性好，容易大量制備的特點。目前CVD已經(jīng)廣泛應用于二維TMDC材 料，特別地，已經(jīng)通過使用不同形式的CVD方法成功地制備了各種2D-TMD半 導體(例如，MoSe₂²²，WSe₂²³，)及其異質結構²⁴。除此之外，CVD制備金屬 性二維材料目前也被廣泛報道。隨著厚度的減小，PtSe₂和TaTe₂發(fā)生了金屬向半 導體的轉變^25,26。二維金屬材料的出現(xiàn)，解決了二維材料在構建電子和光電子器 件時的接觸問題。二維金屬材料可以形成理想的vdW界面，并能強烈抑制半導 體中形成的金屬誘導隙態(tài)。二維半導體材料在電子和光電子器件中實際應用的重 要一步。然而，所得到的厚度2D-MTMD通常在幾納米到幾十納米的范圍內。 特別是單層MTMD的生長，這對于2D限制的這類新材料的基礎研究和潛在技 術應用至關重要，仍然是一項重大挑戰(zhàn)。

引用文獻

1.Duan,X.；Wang,C.；Fan,Z.；Hao,G.；Kou,L.；Halim,U.；Li,H.；Wu,X.；Wang,Y.；Jiang,J.；Pan, A.；Huang,Y.；Yu,R.；Duan,X.Nano Lett 2016,16,(1),264-9.

2.Duan,X.；Wang,C.；Pan,A.；Yu,R.；Duan,X.Chem Soc Rev 2015,44,(24),8859-76.