[发明专利]一类氟代乙基取代的二维层状锗及制备方法

说明书

本发明公开一类氟代乙基取代的二维层状锗及制备方法，以CaGe₂晶体为前驱体，分散于乙腈中，加入适量超纯水和氟代碘乙烷，通氮气或惰性气体保护，室温下避光搅拌反应，即可得到二维层状的半导体材料氟代乙基取代锗烷。其光学带隙随取代基中的氟原子数的有关，氟原子数越多，带隙越小。在光电器件、光催化等方面具有较大的潜在应用。

技术领域

本发明属于合成技术和二维锗基半导体材料制备技术领域，更加具体地说，涉及有机取代的二维层状锗烷的制备，具体涉及一类氟代乙基取代的二维层状锗烷及制备方法。

背景技术

以硅烯、锗烯为代表的二维原子晶体具有极高的载流子迁移率，有望应用于CPU的晶体管以进一步提高CPU运算速率。虽然理论计算表明单层硅烯和锗烯是零带隙材料，但通过掺杂及功能化可打开其带隙，获得兼具较宽带隙范围和高载流子迁移率的二维原子晶体薄膜，不仅为研究其基本物理性质和过程，而且能极大的提高信号的传输速度及处理器运行速度，为构建高性能逻辑器件提供了材料基础。由于硅烯、锗烯等二维原子晶体的带隙对逻辑器件的开关比起着决定性的作用，因此掌握其带隙的调控方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一类氟代乙基取代的二维层状锗及制备方法，提供的一类氟代乙基取代的二维层状锗烷为直接带隙半导体，光学带隙范围1.22—1.64eV。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一类氟代乙基取代的二维层状锗及制备方法，按照下述步骤进行：将CaGe₂分散于乙腈中在避光条件下加入水和氟代碘乙烷进行反应，得到氟代乙基取代的二维层状锗烷，在整个反应过程中采用惰性保护气体氛围。

而且，水为超纯水。

而且，惰性保护气体为氮气、氦气或者氩气。

而且，产物用去离子水、异丙醇分别洗三次，室温下真空干燥8-24h，得到氟代乙基取代的二维层状锗烷，产物洗涤所用的溶剂去离子水或异丙醇的用量以CaGe₂的量为参考依据，每100mg CaGe₂使用溶剂60—150ml。

而且，加入水和氟代碘乙烷进行反应，在室温20—25摄氏度下搅拌反应5-10天(即120—240小时)，搅拌速度为每分钟200—800转，优选反应150—200小时，搅拌速度每分钟300—600转。

而且，乙腈的用量为每1g CaGe₂使用100-200ml乙腈。

而且，CaGe₂与水的摩尔比为1：(5—15)，优选1：(6—12)。

而且，CaGe₂与氟代碘乙烷的摩尔比为1：(20—50)，优选1：(25—40)。

而且，氟代碘乙烷为1-氟-2-碘乙烷、1,1-二氟-2-碘代乙烷或者2-碘-1,1,1-三氟乙烷。