[发明专利]一种二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法

权利要求书

1.一种二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)采用化学气相沉积法在基底上生长二维单层过渡金属硫族化合物；

(2)采用机械剥离法制备二维铁磁金属；

(3)通过对准转移平台，将二维铁磁金属，对准转移到二维单层过渡金属硫族化合物上，形成二维单层过渡金属硫族化合物－二维铁磁金属异质结构；通过对准转移时的角度和位置控制，实现二维单层过渡金属硫族化合物与二维铁磁金属之间不同的堆垛方式，以调控二维单层过渡金属硫族化合物的能谷极化特性。

2.根据权利要求1所述的二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，其特征在于：所述的过渡金属硫族化合物分子式为MX₂，M＝Mo或W，X＝S或Se。

3.根据权利要求2所述的二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，其特征在于：所述的过渡金属硫族化合物为二硫化钨，步骤(1)具体是：使用三氧化钨与硫粉作为化学气相沉积反应源，将基底倒扣在置于反应室腔正中间存放三氧化钨的石英舟上，硫粉置于石英舟中放在反应腔室上风口处，控制反应温度和反应时间，在基底上生长沉积，形成二硫化钨薄膜。

4.根据权利要求1或3所述的二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，其特征在于：所述的基底为SiO₂/Si基底。

5.根据权利要求4所述的二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，其特征在于：所述的基底采用如下方法制备：将SiO₂/Si基底用大量去离子水冲洗，先后放入丙酮溶液、无水乙醇溶液和去离子水溶液中超声清洗5～10min，三次清洗完成取出基底，使用惰性气体吹干。

6.根据权利要求5所述的二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，其特征在于：所述的惰性气体为氮气。

7.根据权利要求1所述的二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，其特征在于：步骤(2)具体是：使用思高透明胶带从铁磁金属晶体上剥离下二维铁磁金属，将胶带反复对粘5～8次，得到二维铁磁金属薄层；接着将其粘到已粘附有PDMS的干净载玻片上，轻微挤压3～5下后揭掉胶带。

8.根据权利要求1或7所述的二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，其特征在于：所述的铁磁金属为MnB₂或FeB₂或CrB₂。

9.根据权利要求1所述的二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，其特征在于：步骤(3)具体是：将已生长有单层二维过渡金属硫族化合物的SiO₂/Si基片放置于对准转移平台载物台上，通过对准转移台，将得到的二维铁磁金属薄层/PDMS/载玻片贴附到单层二维过渡金属硫族化合物上，挤压掉中间的空气，使二维铁磁金属薄层和单层二维过渡金属硫族化合物完全粘贴保持10～20min；将样品放置加热台上，在60～80℃下加热10～30min后，用镊子轻力撬下SiO₂/Si基片，使异质结与PDMS/载玻片脱离而黏附在SiO₂/Si基片上；通过对准转移平台粘附时的角度和位置控制，可得到不同堆垛方式的二维单层过渡金属硫族化合物－二维铁磁金属异质结构。

10.根据权利要求2所述的二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，其特征在于步骤(1)具体是：

(a)首先将SiO₂/Si基底用去离子水进行清洗，然后在丙酮溶液中超声清洗5～10min，取出基底在放入无水乙醇溶液中超声清洗5～10min，再次取出基底放入去离子水中清洗5～10min，将清洗完成的SiO₂/Si基底用氮气吹干；

(b)将SiO₂/Si基底和三氧化钨或三氧化钼靶材源材料分别放入热蒸发镀膜仪腔室内的载物架上和坩埚内，使用抽真空系统将腔室抽真空至10－4Pa，加热坩埚中的靶材源材料，使其分子从表面逸出形成蒸汽流沉积到SiO₂/Si基底表面，形成1～5nm厚的原材料薄膜；

(c)使用抽真空系统将管式反应炉抽真空至10－2Torr，并用200sccm的氩气吹扫至常压状态，将已经蒸镀了0.5～10nm厚的源材料薄膜/SiO₂/Si基底放入石英舟中并置于管式炉反应腔室的加热区正中心，然后将生长二维材料用的SiO₂/Si基底倒扣在此基底上方，保持两者间距小于1mm；

(d)称取200mg硫粉或硒粉放入石英舟中并放置在反应腔室的上风口处，与(c)中石英舟之间的距离保持在10～20cm之间；

(e)通过加热线圈使管式炉反应腔室中心区域的温度保持在600～950℃之间，硫或硒源的温度保持在150～300℃之间；保持氩气气流量在10～150sccm之间，生长时间为5～60min；生长完成之后，关闭加热线圈，在氩气环境中自然降温至室温，取出样品。