[发明专利]一种用热板可控合成二维三氧化二锑分子晶体的制备方法

说明书

本发明公开了一种用热板可控合成二维三氧化二锑分子晶体的制备方法，该方法在大气环境下，把云母片置于用热板法加热的三氧化二锑粉末上方，通过控制反应时间的长短，得到不同厚度的三氧化二锑分子晶体,本发明的有益效果：使用空间限域的方法，为反应提供一个稳定的反应环境，云母片的表面温度与三氧化二锑的粉末温度存在一定的温度差，有利于三氧化二锑在光滑的云母片表面结晶，通过反应时间的控制，得到不同厚度的三氧化二锑分子晶体。

技术领域

本发明属于材料的物理气相沉积法制备领域，具体涉及一种使用热板可控合成二维三氧化二锑分子晶体的制备方法。

背景技术

由三维半导体构成的电子器件随着其尺寸的不断缩小，短沟道效应、隧道效应、散热问题越发突显。为解决上述问题，并延续摩尔定律 (集成电路上可容纳的晶体管数目在大约每经过24个月便会增加一倍。)，人们把目光投放到二维材料上。

二维材料是三个维度中只有一个维度为原子级厚度的材料，自从英国曼切斯特大学AndreGeim等人机械剥离石墨烯后，人们陆续发现了氮化硼(BN)、黑鳞(BP)、过渡金属硫族化合物(TMDs)、过渡金属碳/ 氮化合物(MXenes)、过渡金属氧化物等二维材料。其中，二维过渡金属氧化物中的三氧化二锑具有较高的介电常数，适合应用于场效应晶体管的栅极绝缘层。

二维材料的制备方法有早期的微机械剥离法和液相剥离法，前者只能得到极少量单层二维材料，尺寸一般在微米量级，效率很低，但质量较高；后者产量较高，但质量较差，尺寸更小，一般在几百个纳米。由于剥离法一般是以商业化的块体为原料，再通过超声波降解或化学物质嵌入/吸附解离等近似物理的手段来获得二维纳米片，其始终不能绕过要先合成商业化块体材料的环节，造成了时间、能源、人力等的二次浪费，同时，剥离法所获得二维纳米片也存在易团聚、分散性不好、厚度不均、缺陷多、质量不佳等问题。二维材料的制备方法还有水热法、分子束外延法、原子层沉积法、化学气相沉积法等。其中，水热法得到的二维材料容易团聚，容易引入杂质、不利于得到薄层且质量高的二维材料；分子束外延法、原子层沉积法对仪器的要求高，晶体制备成本高；化学气相沉积法制备晶体的重复率低，反应时间长。而热板法制备的二维材料具有晶体质量高，可重复率高，所需周期短、所需仪器成本低，适合工业化生产。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用热板可控合成二维三氧化二锑分子晶体的制备方法。使用空间限域的方法，为反应提供一个稳定的反应环境，云母片的表面温度与三氧化二锑的粉末温度存在一定的温度差，有利于三氧化二锑在光滑的云母片表面结晶，通过反应时间的控制，得到不同厚度的三氧化二锑分子晶体。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用热板可控合成二维三氧化二锑分子晶体的制备方法，包括以下步骤：

(1)在热板上铺一层载玻片作载体，接着平放两块载玻片于第一层载玻片上并使两块载玻片间隔约1.2厘米，在1.2厘米间隔的凹槽区域内均匀分布三氧化二锑粉末。

(2)打开热板开关开始升温，当温度达到目标温度，把新鲜切离好的云母片架于三氧化二锑粉末上，反应2分钟，得到三氧化二锑分子晶体。

(3)打开热板开关开始升温，当温度达到目标温度，把新鲜切离好的云母片架于三氧化二锑粉末上，反应4分钟，得到三氧化二锑分子晶体。

(4)打开热板开关开始升温，当温度达到目标温度，把新鲜切离好的云母片架于三氧化二锑粉末上，反应6分钟，得到三氧化二锑分子晶体。

本发明的有益效果：

1、使用空间限域的方法，为反应提供一个稳定的反应环境；

2、云母片的表面温度与三氧化二锑的粉末温度存在一定的温度差，有利于三氧化二锑在光滑的云母片表面结晶；

3、通过反应时间的控制，得到不同厚度的三氧化二锑分子晶体。