[发明专利]一种电子束辐照诱导的二维材料晶体结构调控方法

说明书

本发明公开了一种电子束辐照诱导的二维材料晶体结构调控方法，包括以下步骤：步骤1、制备单层或少层二维材料；步骤2、将单层或少层二维材料置于载样台，并在真空条件下持续加热8～12小时；步骤3、将单层或少层二维材料置于高能电子束辐射环境中，获得调控后的二维材料；其中采用的辐照设备是透射电子显微镜，在辐照处理同时在原子尺度实现调控过程的可视化监测；所述的高能电子束辐射环境中高能电子束能量范围为60keV～300keV，剂量率范围为10⁴～10⁹e^‑·nm^‑2·s^‑1。本发明所述的二维材料晶体结构调控方法具有较好的灵活性，可用于二维异质结构的制备，适用于二维器件的制备。

技术领域

本发明属于纳米加工技术及纳米器件领域，尤其涉及一种电子束辐照诱导的二维材料晶体结构调控方法。

背景技术

随着电子器件微小化进程的不断加速，半导体产业进入后摩尔时代。为了获得尺寸更小、集成度更高的器件，“自上而下”的微纳制造工艺亟需研发更小线宽的加工技术来实现纳米甚至亚纳米特征宽度结构的构筑。另一方面，打破传统设计思想的禁锢，利用和调控量子效应发展新型器件成为半导体产业发展的重要方向。2015版半导体国际技术路线图指出具有超薄沟道、高迁移率、能带可控等特点的二维材料有望成为后摩尔时代重要的基础电子材料，在新型器件设计方面扮演重要角色。

二维材料的奇异特性很大程度上取决于材料的晶体结构(原子在面内的排列情况、层数、堆垛方式等)。此外，由于二维材料的结构特征，原子的排列情况对材料自身物性的影响较三维体相材料更为明显。因此，通过原子结构调控构筑具有独特性质的二维材料来适应日益增长的应用需求尤为重要。

虽然在材料制备过程中可以通过多种途径实现对二维材料宏观晶体结构及性能的调控，但是基于二维材料的新型器件的探索及研发亟需一种加工技术实现纳米尺度及精度的局部结构调控。目前的电子束加工系统的最高加速电压为30～100kV，最小束斑为3-5nm，在加工过程中对二维材料局部结构相变的调控能力及精度有限。

发明内容

本发明目的在于提供一种电子束辐照诱导的二维材料晶体结构调控方法,以解决现有的电子束加工系统在加工过程中对二维材料局部结构相变的调控能力及精度有限的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一种电子束辐照诱导的二维材料晶体结构调控方法，包括以下步骤：

步骤1、制备单层或10层以内的二维材料；

步骤2、将单层或少层二维材料置于载样台，并在真空条件下持续加热8～12小时；

步骤3、将单层或少层二维材料置于高能电子束辐射环境中，获得调控后的二维材料；其中采用的辐照设备是透射电子显微镜，在辐照处理同时在原子尺度实现调控过程的可视化监测；

所述的高能电子束辐射环境中高能电子束能量范围为60keV～300keV，剂量率范围为10⁴～10⁹e^-·nm^-2·s^-1。

进一步的，所述步骤1中二维材料包括二硫化钼、二硫化钨、二硒化钼或二硒化物。

进一步的，步骤2涉及的加热温度范围为70～200℃。

进一步的，步骤1中制备方法是微机械剥离法。

本发明的一种电子束辐照诱导的二维材料晶体结构调控方法，具有以下优点：

1、本发明利用60keV～300keV的高能量范围电子束可以可控诱导二维材料晶体结构的变化，形成新的结构相；