[发明专利]一种二维晶体材料的超低温普适制备方法

权利要求书

1.一种二维晶体材料的超低温普适制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用碘化铅、碘化铋、碘化亚铟、碘化钴、碘化亚铁、碘化锡、碘化铬、碘化亚铜、碘化锰、碘化锌、碘化镍、碘化铂、碘化锑为前驱体，单质硫、单质硒、单质碲为原料，首先在衬底上通过物理气相沉积生长得到碘化铅、碘化铋、碘化亚铟、碘化钴、碘化亚铁、碘化锡、碘化铬、碘化亚铜、碘化锰、碘化锌、碘化镍、碘化铂、碘化锑二维晶体材料，再通过硫原子、硒原子、碲原子替代的方法将碘化铅、碘化铋、碘化亚铟、碘化钴、碘化亚铁、碘化锡、碘化铬、碘化亚铜、碘化锰、碘化锌、碘化镍、碘化铂、碘化锑的二维晶体材料中的碘原子转化为硫原子、硒原子、碲原子。最终在衬底上沉积得到硫化铅、硫化铋、硫化铟、硫化钴、硫化铁、硫化锡、硫化铬、硫化铜、硫化锰、硫化锌、硫化镍、硫化铂、硫化锑、硒化铅、硒化铋、硒化铟、硒化钴、硒化铁、硒化锡、硒化铬、硒化铜、硒化锰、硒化锌、硒化镍、硒化铂、硒化锑、碲化铅、碲化铋、碲化铟、碲化钴、碲化铁、碲化锡、碲化铬、碲化铜、碲化锰、碲化锌、碲化镍、碲化铂、碲化锑的二维晶体材料。

2.根据权利要求1所述的二维晶体材料的超低温普适制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将气相沉积设备加热段分为上游常温区、上游低温区、中心高温区和下游常温区，首先将硫单质、硒单质、碲单质置于上游常温区，碘化铅、碘化铋、碘化亚铟、碘化钴、碘化亚铁、碘化锡、碘化铬、碘化亚铜、碘化锰、碘化锌、碘化镍、碘化铂、碘化锑的前驱体置于中心高温区。

(2)将衬底倒置于碘化铅、碘化铋、碘化亚铟、碘化钴、碘化亚铁、碘化锡、碘化铬、碘化亚铜、碘化锰、碘化锌、碘化镍、碘化铂、碘化锑前驱体正上方，通过物理气相沉积在衬底上生长得到二维碘化铅、碘化铋、碘化亚铟、碘化钴、碘化亚铁、碘化锡、碘化铬、碘化亚铜、碘化锰、碘化锌、碘化镍、碘化铂、碘化锑的二维晶体材料。

(3)通过石英拉杆将碘化铅、碘化铋、碘化亚铟、碘化钴、碘化亚铁、碘化锡、碘化铬、碘化亚铜、碘化锰、碘化锌、碘化镍、碘化铂、碘化锑的前驱体移至下游常温区，并将硫单质、硒单质、碲单质移至上游低温区。在惰性气体的输运下，碘化铅、碘化铋、碘化亚铟、碘化钴、碘化亚铁、碘化锡、碘化铬、碘化亚铜、碘化锰、碘化锌、碘化镍、碘化铂、碘化锑二维晶体材料中的碘原子将被替代为硫原子、硒原子、碲原子，从而制备得到硫化铅、硫化铋、硫化铟、硫化钴、硫化铁、硫化锡、硫化铬、硫化铜、硫化锰、硫化锌、硫化镍、硫化铂、硫化锑、硒化铅、硒化铋、硒化铟、硒化钴、硒化铁、硒化锡、硒化铬、硒化铜、硒化锰、硒化锌、硒化镍、硒化铂、硒化锑、碲化铅、碲化铋、碲化铟、碲化钴、碲化铁、碲化锡、碲化铬、碲化铜、碲化锰、碲化锌、碲化镍、碲化铂、碲化锑的二维晶体材料。

3.根据权利要求2所述的二维晶体材料的超低温普适制备方法，其特征在于，步骤(1)中，上游常温区温度为10-30℃；上游低温区温度为200-280℃；中心高温区温度为280-350℃；下游常温区温度为10-30℃。

4.根据权利要求2所述的二维晶体材料的超低温普适制备方法，其特征在于，步骤(1)中单质硫、单质硒、单质碲质量为150-200mg；碘化铅、碘化铋、碘化亚铟、碘化钴、碘化亚铁、碘化锡、碘化铬、碘化亚铜、碘化锰、碘化锌、碘化镍、碘化铂、碘化锑质量为10-20mg。

5.根据权利要求2所述的二维晶体材料的超低温普适制备方法，其特征在于，步骤(2)中衬底为二维硫化钨晶体材料、二维硫化钨晶体材料、二维硫化钼晶体材料、二维硒化钨晶体材料、二维硒化钼晶体材料、二维碲化钨晶体材料、二维碲化钼晶体材料、二氧化硅、云母、蓝宝石。

6.根据权利要求2所述的二维晶体材料的超低温普适制备方法，其特征在于，步骤(2)中的反应条件为：在惰性气体保护下，通入载气，在标准大气压下，气相沉积处理20-30min。

7.根据权利要求6所述的二维晶体材料的超低温普适制备方法，其特征在于，所述载气为高纯氩气或氮气，其流量为20-50sccm。