[發(fā)明專利]具有強室溫鐵磁性二維材料的制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210413326.1 | 申請日： | 2022-04-20 |
| 公開（公告）號： | CN114892277A | 公開（公告）日： | 2022-08-12 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 潘雯;吳淑毅;馬春蘭;錢睿琳 | 申請（專利權(quán)）人： | 蘇州科技大學(xué) |
| 主分類號： | C30B29/46 | 分類號： | C30B29/46;C30B29/64;C30B35/00;C30B33/00;C30B33/02;C30B33/12;B82Y25/00;B82Y30/00;B82Y40/00;H01F41/02;H01F1/40 |
| 代理公司： | 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103 | 代理人： | 王健 |
| 地址： | 215009 *** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 具有 室溫 鐵磁性 二維 材料 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開一種具有強室溫鐵磁性二維材料的制備方法，包括以下步驟：將塊狀晶體ReS2附著在第一膠帶上后再剝離獲得具有ReS2層的第一膠帶，采用第二膠帶貼覆于第一膠帶上后再剝離獲得具有ReS2層的第二膠帶，將第二膠帶膠帶從硅襯底上揭下，得到具有少層二硫化錸的硅片；將覆有少層二硫化錸的硅片放入等離子處理系統(tǒng)抽真空再通入氬氣，在溫度為290~310 K，打開等離子體；經(jīng)過等離子體處理過的少層二硫化錸放入石英舟中保溫30~60分鐘后自然降至室溫得到為二硫化錸薄膜的所述二維材料。本發(fā)明獲得的二維材料室溫條件下飽和磁化強度高達(dá)1.203 emu cm?3，室溫時依然具有磁有序，實現(xiàn)了二維材料薄膜的室溫鐵磁性。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及磁性半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有強室溫鐵磁性二維材料的制備方法。
背景技術(shù)
隨著晶體管尺寸的不斷減小，量子力學(xué)效應(yīng)帶來了諸如量子隧穿、柵漏電等一系列問題。若想進(jìn)一步提高晶體管的性能，開發(fā)新材料和設(shè)計新原理器件勢在必行。基于此，二維材料和自旋電子器件引起了研究者的廣泛關(guān)注。自旋電子學(xué)同時操控電子的自旋和電荷自由度去存儲和處理信息，具有存儲密度大、處理速度快、能量消耗低等諸多優(yōu)點。因此，開發(fā)具有強室溫鐵磁性的二維材料對于未來電子工業(yè)的發(fā)展具有重要意義（Nat. Mater.,2018, 17, 778–782）。
作為二維材料家族的一員，二硫化錸具有環(huán)境穩(wěn)定性好、層間耦合作用弱、各向異性強等優(yōu)點，是構(gòu)筑新型電子器件的理想選擇。如果能夠賦予二硫化錸強的室溫鐵磁性，將進(jìn)一步實現(xiàn)其在自旋電子學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，有效提升器件的性能（Nat. Commun., 2018, 9,351）。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有強室溫鐵磁性二維材料的制備方法，該制備方法獲得的二維材料室溫條件下飽和磁化強度高達(dá)1.203 emu cm-3的二硫化錸納米層，在室溫時依然具有磁有序，實現(xiàn)了二維材料薄膜的室溫鐵磁性。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種具有強室溫鐵磁性二維材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、將液溴、錸和硫分別放入石英管中，其中錸和硫的物質(zhì)的量之比為1：2，將石英管放置于雙溫區(qū)管式爐中，將石英管抽真空后將管子密封，將溫度梯度設(shè)置為950至1050℃間，保持至少2天后自然冷卻至室溫，獲得具有金屬光澤的塊狀單晶ReS2；
步驟二、將表面鍍有二氧化硅層的硅片分別用有機溶劑進(jìn)行超聲波清洗20~60min清洗結(jié)束后將硅片放入干燥箱內(nèi)烘干；
步驟三、將塊狀晶體ReS2附著在第一膠帶上后再剝離獲得具有ReS2層的第一膠帶，采用第二膠帶貼覆于第一膠帶上后再剝離獲得具有ReS2層的第二膠帶，此第二膠帶的數(shù)目為至少2個，重復(fù)操作至少2次直至獲得具有納米級厚度ReS2層的第二膠帶，將具有納米級厚度ReS2層的第二膠帶用輕柔的壓力粘貼在步驟二獲得的硅片上，將第二膠帶膠帶從硅襯底上揭下，得到具有少層二硫化錸的硅片；
步驟四、將步驟三得到的覆有少層二硫化錸的硅片放入等離子處理系統(tǒng)先抽真空，再通入氬氣，在溫度為290~310 K，打開等離子體，將二硫化錸與等離子體作用60~100秒時間；
步驟五、經(jīng)過步驟四中等離子體處理過的少層二硫化錸放入石英舟中，將石英舟放入管式爐，排出裝置內(nèi)氧氣后加熱到350℃~450℃，保溫30~60分鐘后自然降至室溫，取出硅片，得到為二硫化錸薄膜的所述二維材料。
上述技術(shù)方案中進(jìn)一步改進(jìn)的方案如下：
1、上述方案中，所述步驟一中生長區(qū)的溫度設(shè)置為1000℃，同時將溫度梯度設(shè)置為1050至1000℃間，保持至少4天。
2、上述方案中，所述步驟二中表面鍍有200~400nm 厚二氧化硅層，超聲波的頻率和功率設(shè)置為40 kHz和150 W。
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