[发明专利]二维磁性半导体材料MnIn2Se4的制备方法及在光探测器和场效应晶体管的应用

权利要求书

1.一种锰铟硒晶体的制备方法，包括如下步骤：

(1)将锰粉、铟粒、硒粉混合，得到混合物；

(2)将步骤(1)得到的混合物真空封入容器内后放入加热设备中生长，得到锰铟硒晶体。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

在步骤(1)得到的混合物中先加入传输介质后再执行步骤(2)；

作为优选，所述的传输介质为碘；

作为进一步优选，所述碘的质量分数为混和物总质量的5-10％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

步骤(1)中所述的锰粉、铟粒、硒粉的摩尔比为1∶(1.8-2.2)∶(3.8-4.2)、优选1∶2∶4。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

步骤(2)中所述生长方法包括化学气相输运法或化学气相沉积法；

作为优选，步骤(2)中在所述加热设备中的生长时间为3～5天、优选4天；

作为优选，步骤(2)中所述加热设备为管式炉，其包括双温区，高温端温度为900-1100℃、优选950℃，低温端温度800-900℃、优选880℃，将步骤(1)中所述混合物放在热端生长；

作为进一步优选，步骤(2)中所述生长步骤中包括将加热设备升温10小时，升温过程中升温速率为每小时90-100℃且高温端与低温端两端温差为65-75℃、温差优选70℃；

作为优选，步骤(2)中所述生长步骤结束后将装有锰铟硒晶体的容器冷却至20-30℃后再打开。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

步骤(2)中所述容器的真空度为10^-6-10^-4torr、优选10^-5torr；

作为优选，步骤(2)中所述容器包括石英管或密闭坩埚；

作为进一步优选，所述石英管的长为15-25cm、优选20cm，内径为1-5cm、优选2cm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

所述锰铟硒晶体的结构表达式为MnIn₂Se₄，结构为菱形结构，所属空间群为

7.一种如权利要求1-6任一项所述的制备方法制得的锰铟硒晶体。

8.一种二维磁性半导体材料，其特征在于，将如权利要求7所述的锰铟硒晶体进行剥离后得到；

作为优选，所述的剥离方法包括机械剥离；

作为优选，所述二维磁性半导体材料的厚度为2-30nm；

作为优选，所述二维磁性半导体材料的层问通过范德瓦尔斯力结合，层内原子通过共价键结合；

作为优选，所述二维磁性半导体材料在2-5K时具有磁性。

9.一种光探测器，其特征在于，内含有如权利要求8所述的二维磁性半导体材料。

10.一种场效应晶体管，其特征在于，内含有如权利要求8所述的二维磁性半导体材料。