[发明专利]一种二维Zn掺杂Ca2

摘要

本发明属于低维纳米薄膜材料领域，具体涉及一种二维Zn掺杂Ca2Si纳米薄膜及其化学气相沉积方法。将装有Ca粉末的石英皿放置在三温区高温管式炉的前端区域，将装有Zn粉末的石英皿放置在三温区高温管式炉的中间区域，预处理后的玻璃基底放置在三温区高温管式炉的末端区域。在氩气和SiH4的载气下，以一定的升温速率加热三温区管式炉的前端、中间和末端区域，反应一段时间，反应生成物沉积于玻璃基底上，再将反应生成物在管式炉中进行原位退火处理，得到二维Zn掺杂Ca2Si薄层材料。该方法制备工艺简单，产品纯度较高，有望能够实现大规模、高质量的二维Zn掺杂Ca2Si纳米薄膜的生产，具有很好的产业化前景。

主权项

1.一种二维Zn掺杂Ca₂Si纳米薄膜的化学气相沉积方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：(1)对玻璃基底进行预处理以去除衬底表面的杂质；(2)取摩尔比为40：0.5~3的Ca粉末和Zn粉末，将装有Ca粉末的石英皿放置在三温区高温管式炉的前端区域，将装有Zn粉末的石英皿放置在三温区高温管式炉的中间区域，预处理后的玻璃基底放置在三温区高温管式炉的末端区域；(3)将高温管式炉的真空度抽至10 Pa以下，然后关闭真空阀，以40~60 sccm的流速通入氩气排尽炉内空气；重复上述步骤2~4次使炉内空气完全被氩气取代；(4)以一定的速率向管式炉内通入氩气和SiH₄的混合气体，并以25~35 ℃/min的升温速率加热三温区高温管式炉的前端区域至600~700 ℃，同时以15~25 ℃/min的升温速率加热三温区高温管式炉的中间区域至400~500 ℃，以35~45 ℃/min的升温速率加热玻璃基底所在的末端区域至500~600 ℃，反应20~60 min，使Ca与Si的原子比为2:1，反应生成物沉积于玻璃基底；将反应生成物在管式炉中进行原位退火处理，即得到二维Zn掺杂Ca₂Si薄层材料。