[发明专利]一种过渡金属二硒化物薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种过渡金属二硒化物薄膜的制备方法。所述制备方法包括：提供衬底；将所述衬底的预定区域暴露在过渡金属前驱体的氛围中，在所述衬底的预定区域形成过渡金属前驱体层；通过等离子体对硒醚类化合物进行解离，得到解离后的硒醚类化合物；将所述过渡金属前驱体层暴露在所述解离后的硒醚类化合物的氛围中，在所述衬底上形成过渡金属二硒化物薄膜。本发明所述制备方法可以获得高纯度、表面平整的过渡金属二硒化物薄膜。

技术领域

本发明涉及化学领域，尤其涉及一种过渡金属二硒化物薄膜的制备方法。

背景技术

过渡金属(M＝Fe,Co,Ni)二硒化物(MSe₂)最近在许多研究领域中受到越来越多的关注。通常，MSe₂材料在自然界中存在两个相，即立方黄铁矿型(空间群：Pa-3)和斜方菱铁矿型(空间群：Pnnm)，这是由金属原子独特的配位点和Se₂^2-基团的旋转组合引起的，从而使得不同材料产生了不同的磁和(光)电子性质。由于所述结构差异，二硒化铁(FeSe₂)是具有高光吸收系数和相对窄的直接带隙能量(～1eV)的p型半导体；二硒化钴(CoSe₂)是磁性材料，并且具有交换增强的泡利顺磁性现象，同时也是金属导体；二硒化镍(NiSe₂)是固有的泡利顺磁性金属，其电阻率在μΩcm量级以下。基于上述特性，MSe₂材料被广泛应用于基础科学研究，此外，由于其独特的化学性质，MSe₂材料最近在能量存储和转换领域也越来越受到关注，例如在钠/钾离子电池，染料敏化太阳能电池，甲醇燃料电池，超级电容器，(光)电催化析，析氧和氧还原以及医学治疗的研究领域。

为了研究过渡金属二硒化物并实现上述应用，MSe₂材料的制备方法非常重要。到目前为止，典型的方法包括溶剂热合成，金属氧化物的硒化，反应溅射和化学气相沉积(CVD)。虽然以上所有方法均可以得到目标MSe₂的金属，但由于某些MSe₂材料需要在3D结构基板(例如纳米棒，CNT等)上包覆，以期望能够直接在电极上生长，获得电极与MSe₂催化剂界面之间的良好接触并增加反应活性面积，以进行电催化应用。因此，目前的过渡金属二硒化物制备技术不能满足未来应用中的技术要求。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种过渡金属二硒化物薄膜的制备方法，旨在解决现有技术不能满足过渡金属二硒化物MSe₂材料在3D结构基板包覆要求的问题。

一种过渡金属二硒化物薄膜的制备方法，其中，包括：

提供衬底；

将所述衬底的预定区域暴露在过渡金属前驱体的氛围中，在所述衬底的预定区域形成过渡金属前驱体层；

通过等离子体对硒醚类化合物进行解离，得到解离后的硒醚类化合物；

将所述过渡金属前驱体层暴露在所述解离后的硒醚类化合物的氛围中，在所述衬底上形成过渡金属二硒化物薄膜。

所述的过渡金属二硒化物薄膜的制备方法，其中，所述将所述衬底的预定区域暴露在过渡金属前驱体的氛围中之前，还包括：

将所述衬底进行清洗；

对衬底表面预处理；

其中，所述预处理包括：等离子体预处理、紫外灯照射预处理、加热退火预处理中的一种或多种。

所述的过渡金属二硒化物薄膜的制备方法，其中，所述衬底的预定区域暴露在过渡金属前驱体的氛围中具体包括：

加热所述过渡金属前驱体形成过渡金属前驱体蒸汽；