一种单层硒化铜二维原子晶体材料及其制备方法和用途.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110029398A(43)申请公布日2019.07.19(21)申请号201910355054.2C23C14/02(2006.01)(22)申请日2019.04.29C30B29/64(2006.01)(71)申请人中国科学院物理研究所地址100190北京市海淀区中关村南三街8号(72)发明人卢建臣林晓高蕾钱凯张帅杜世萱高鸿钧(74)专利代理机构北京泛华伟业知识产权代理有限公司11280代理人郭广迅(51)Int.Cl.C30B29/46(2006.01)C23C14/24(2006.01)C23C14/06(2006.01)C23C14/58(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种单层硒化铜二维原子晶体材料及其制备方法和用途(57)摘要本发明提供一种单层硒化铜二维原子晶体材料，其表面具有由晶格失配形成的一维摩尔条纹结构，所述一维摩尔条纹的周期为1.8nm，在所述单层硒化铜二维原子晶体材料的二维平面内，铜原子和硒原子以交替形式形成周期性的六角蜂窝状结构，所述六角蜂窝状结构的晶格周期为在一个高对称方向为0.44nm，在另外两个高对称方向为0.41nm。本发明还涉及所述单层硒化铜二维原子晶体材料的制备方法和用途。本发明的单层硒化铜二维原子晶体材料为一种双组分二维蜂窝状晶体材料，其电子在硒化铜中呈现“节线型”狄拉克费米子能带结构。本发明的单层硒化铜二维原子晶体材料作为一种新的电学材料可用于构筑无耗散的电子器件。CN110029398ACN110029398A权利要求书1/1页1.一种单层硒化铜二维原子晶体材料，其表面具有由晶格失配形成的一维摩尔条纹结构，所述一维摩尔条纹的周期为1.8nm，在所述单层硒化铜二维原子晶体材料的二维平面内，铜原子和硒原子以交替形式形成周期性的六角蜂窝状结构，所述六角蜂窝状结构的晶格周期为在一个高对称方向为0.44nm，在另外两个高对称方向为0.41nm。2.一种制备权利要求1所述的单层硒化铜二维原子晶体材料的方法，包括以下步骤：在超高真空环境下，将硒原子蒸发并沉积到25～30℃的铜单晶基底表面，沉积时间为10～20分钟，从而生成具有一维摩尔条纹结构的单层硒化铜二维原子晶体材料。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：在沉积结束后，将铜单晶基底和沉积到铜单晶基底表面上的硒原子升温到生长温度，并保持一段时间，然后再将铜单晶基底和沉积到铜单晶基底表面上的硒原子降温至25～30℃的步骤。4.如权利要求3所述的方法，其中，所述生长温度为40～400℃，升温到生长温度后保持的时间为10～120分钟。5.如权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，所述将硒原子蒸发并沉积到铜单晶基底的步骤是通过热阻式加热使硒原子蒸发并沉积到所述铜单晶基底上。6.如权利要求2至5中任一项所述的方法，其中，在120℃～125℃的蒸发温度下使所述硒原子蒸发。7.如权利要求2至6中任一项所述的方法，其中，所述铜单晶基底是通过包括以下步骤的方法制备的：a.在超高真空腔内，对铜单晶进行氩离子溅射处理以得到铜基底；b.将所述铜基底加热并保持在500℃，维持10-30分钟。8.一种无耗散的电子器件，其包括权利要求1所述的单层硒化铜二维原子晶体材料。9.权利要求1所述的单层硒化铜二维原子晶体材料在制备无耗散的电子器件中的用途。2CN110029398A说明书1/4页一种单层硒化铜二维原子晶体材料及其制备方法和用途技术领域[0001]本发明涉及纳米材料技术领域，具体地涉及一种单层硒化铜二维原子晶体材料及其制备方法和用途。背景技术[0002]二维材料性质各异，且易于调控和集成，其丰富多彩的电子态和物理效应为构筑新型的电子器件提供了新机遇。其中，石墨烯作为二维材料的鼻祖，自其被成功剥离后便成为了二维原子晶体材料的焦点和代表。[0003]单原子层厚度的石墨烯具有很多独特的物理特性，例如：单层石墨烯具有超高的载流子迁移率、超高的透光率以及室温下的量子霍尔效应等，使其在诸多领域都有巨大的应用潜力，是21世纪响当当的明星材料。石墨烯在二维材料舞台的巨大成功激励着科研工作者探索其他类石墨烯二维原子晶体材料。近年来，相继从理论和实验上获得了多种新型二维原子晶体材料：六方氮化硼，过渡金属二硫属化合物，硅烯，锗烯，铪烯，硼烯，黑磷，锡烯，锑烯等。这些二维材料的电学性质丰富，既有金属、半金属、半导体也有绝缘体，此外，它们也有优异独特的物理特性(超导，热电效应，电荷密度波等)，使其在很多方面有巨大的应用前景。[0004]单层二维材料，从组成成分上可以分为单元素二维材料和双元素二维材料。截止到目前，大部分实验上可以大面积可控制备的都是单元素二维材料，双元素