[发明专利]一种大尺寸二碲化铂的化学气相沉积制备方法

说明书

本发明公开了一种大尺寸二碲化铂的化学气相沉积制备方法，方法在真空腔室内放入基片与金属铂靶材，通过石英晶振标定校准沉积速率，在室温条件下将金属铂沉积在基片上，之后在沉积炉中放入沉积铂的基片以及高纯度碲单质，将炉内抽至真空后通入载气，在一定的退火温度与时间条件下，对基片进行退火处理，退火结束后停止通入载气并将基片从沉积炉中取出完成制备。本发明方法所制备的二碲化铂厚度也可以通过改变所沉积铂的厚度进行调控，满足不同的实验要求，能够稳定制备出厘米级别大面积二碲化铂材料，较传统方法更加符合现代化工业制备二碲化铂的工艺要求。

技术领域

本发明涉及一种大尺寸二碲化铂的化学气相沉积制备方法，属于电子新材料技术领域。

背景技术

自2004年通过机械剥离技术得到的石墨烯材料出现以来，其独特的物理性质和电子输运特性引起了研究者们极大的兴趣，先后出现了包括六方氮化硼(h-BN)、黑磷(BP)、过渡金属硫属化合物(TMDs)等二维材料。在这其中，过渡金属硫属化合物种类繁多，其结构、电学、磁学等性质也不尽相同，导电性从绝缘体、半导体、半金属到金属，磁性也从铁磁、反铁磁到顺磁，这些新材料的出现为探索新奇的物理现象和物理机理提供了理想的平台。

过渡金属二硫属化合物广义化学式通常表示为MX₂，M代表过渡金属元素，而X表示硫族元素(如硫、硒、碲)。这类材料不存在表面悬挂键，层与层之间通过范德瓦尔斯力耦合，在与其他材料结合构建异质结时，可以不用严格考虑晶格匹配的问题。除此之外，随着层数的降低，MX₂的带隙也会随之变化，可以实现金属到半导体的转变，使得其器件性能具有很大的调谐范围，因此在光电探测器等传感器领域有着极高的潜在应用价值。

近年来，二碲化铂(PtTe₂)材料由于其超高的电导率和中红外光电探测性能引起了人们的注意，其所具备的较强的空气稳定性也进一步提升了二碲化铂的潜在应用价值。此外，二碲化铂已被证实为Ⅱ类狄拉克半金属，具有Ⅱ类狄拉克费米子、手性反常等独特物理性质，由此引起了越来越多的关注。目前二碲化铂薄层的制备方法包括单晶样品机械剥离法、分子束外延方法进行沉积、化学气相沉积一步法制备单晶纳米片等，然而上述方法难以实现大尺寸、低成本的二碲化铂样品制备，因此寻找一种兼顾质量和产量的制备方法显得尤为重要。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明针对现有技术缺少大尺寸、低成本的二碲化铂制备方法的问题，提出一种大尺寸二碲化铂的化学气相沉积制备方法。

技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种大尺寸二碲化铂的化学气相沉积制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将基片放入沉积薄膜的真空腔内，同时放入所需金属铂靶材，通过石英晶振标定校准沉积速率，在室温条件下将金属铂沉积在基片上；

步骤2，将步骤1所得基片从真空腔内取出，放入化学气相沉积炉中，在沉积炉中放置适量高纯度碲单质，将炉内抽至真空后通入载气；

步骤3，设定沉积炉的退火温度、时间等条件，对上述基片进行退火处理，使碲原子与铂原子相互作用从而形成有序的二碲化铂晶态材料；

步骤4，退火结束后停止通入载气，从沉积炉中取出基片，二碲化铂制备完成。

进一步地，步骤1中基底为硅片或蓝宝石片。

进一步地，步骤1中将金属铂沉积在基底的方法为磁控溅射法或脉冲激光沉积法。

进一步地，步骤2中载气为氢氩混合气，载气流量为200-300sccm。

进一步地，步骤3中退火操作为：从室温加热至400℃退火温度，根据金属铂的沉积厚度不同，设定保温时长为20-90min，退火结束后将基片自然冷却降至室温。