[发明专利]一种电场和/或磁场调控合成二维材料的装置和方法

权利要求书

1.一种电场和/或磁场合成二维材料的装置，其特征在于：包括用于使前驱物形成气态分子、固体粒子或等离子体的反应装置，所述反应装置设有反应腔，所述反应腔内设有磁场产生装置和/或电场产生装置以及高温高真空保护装置，所述磁场产生装置和/或电场产生装置调控所述气态分子、固体粒子或等离子体沉积于衬底上形成二维材料。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述反应装置是化学气相沉积装置、物理气相沉积装置、脉冲激光沉积装置、原子层沉积装置、分子束外延装置、氢化物气相外延装置中的一种。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电场产生装置包括石英支架和装设于石英支架上的上电极板和下电极板，所述上电极板、下电极板相对设置并通过导线外接电源。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述高温高真空保护装置包括包裹所述导线的石英管以及用于连接所述导线和电源的高真空电极密封装置，所述高真空电极密封装置包括钢制密封管和真空电极。

5.一种基于权利要求1～4任一项所述装置的合成二维材料的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将衬底装设于所述反应腔中；

2)启动所述磁场产生装置和/或电场产生装置，启动所述反应装置使前驱物形成气态分子、固体粒子或等离子体，所述气态分子、固体粒子或等离子体在磁场和/或电场调控下沉积于所述衬底上形成二维材料；其中，所述调控包括以下调控中的至少一种：

调控Ⅰ:所述磁场和/或电场加速所述前驱物分解；

调控Ⅱ:所述磁场和/或电场定向移动所述气态分子、固体粒子或等离子体；

调控Ⅲ:所述磁场和/或电场调控二维材料在所述衬底上的成核位点和晶粒取向。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述衬底包括铜、镍、铂、金、银、铁、钛、镓、硅、二氧化硅、碳化硅、氮化硅、蓝宝石、云母、石英、氮化镓、铝镓氮、氮化铝、氮化硼、石墨烯、过渡金属硫化物中的一种或多种。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述二维材料包括二维六方氮化硼、二维石墨烯、二维过渡金属硫化物、二维硅烯、锗烯、黑磷中的一种或多种。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述电场包括匀强电场、非匀强电场、恒定电场、交变电场、脉冲电场、环形电场中的一种或多种的组合；所述磁场包括匀强磁场、非匀强磁场、恒定磁场、交变磁场、脉冲磁场中的一种或多种的组合。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述电场是匀强电场，所述衬底垂直于所述电场方向放置，所述电场进行所述调控Ⅰ和调控Ⅱ。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述电场是匀强电场或脉冲电场，所述衬底平行于所述电场方向放置，所述电场进行所述调控Ⅲ。