一种自然图案化单层硒化铜二维原子晶体材料及制备方法.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CN108611677A(43)申请公布日2018.10.02(21)申请号201810429464.2C30B29/64(2006.01)(22)申请日2018.05.08(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号申请人中国科学院大学(72)发明人卢建臣林晓钱凯张帅杜世萱高鸿钧(74)专利代理机构北京市正见永申律师事务所11497代理人黄小临冯玉清(51)Int.Cl.C30B1/02(2006.01)C30B1/10(2006.01)C30B29/46(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种自然图案化单层硒化铜二维原子晶体材料及制备方法(57)摘要公开了一种自然图案化单层硒化铜二维原子晶体材料及其制备方法。在该方法中，通过在超高真空环境下将高纯度硒原子蒸发沉积到铜单晶基底上，或者将高纯度的硒原子和铜原子共同沉积到其他基底上获得样品，然后将样品升温到生长温度后对样品进行退火处理，从而生成自然图案化单层硒化铜二维原子晶体材料。这种类石墨烯结构的新型二维材料扩充了双组分二维蜂窝状晶体材料的研究领域，具有较高的科研价值和广泛的应用潜力。CN108611677ACN108611677A权利要求书1/1页1.一种自然图案化单层硒化铜二维原子晶体材料的制备方法，包括：在超高真空环境下，制备包括高纯度铜及高纯度硒两种元素的样品；以及在将所述样品升温到生长温度后对所述样品进行退火处理，以生成自然图案化单层硒化铜二维原子晶体材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其中，制备包括高纯度铜及高纯度硒两种元素的样品包括：将高纯度硒原子及高纯度铜原子共同沉积在基底上。3.如权利要求1所述的制备方法，其中，制备包括高纯度铜及高纯度硒两种元素的样品包括：将硒原子蒸发至铜金属单晶基底。4.如权利要求3所述的制备方法，其中，将硒原子蒸发至铜金属单晶基底包括：通过热阻式加热使硒原子蒸发并沉积到所述铜金属单晶基底上。5.如权利要求4所述的制备方法，其中，所述硒原子的蒸发温度为120℃～125℃。6.如权利要求4所述的制备方法，其中，所述硒原子的沉积时间为30分钟～40分钟。7.如权利要求4所述的制备方法，其中，在所述硒原子沉积到所述铜金属单晶基体上时，所述铜金属单晶基底保持在室温。8.如权利要求3所述的制备方法，其中，所述铜金属单晶基底通过如下方式制备：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；对所述铜基底加热并将温度保持在500℃；以及对所述铜基底进行高温退火处理。9.如权利要求1至8中的任一项所述的制备方法，其中，所述生长温度为100℃～400℃。10.一种根据权利要求1至9中任一项所述的制备方法制备的自然图案化单层硒化铜二维原子晶体材料，其中，在二维平面内，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周期为0.41nm，非蜂窝状结构区域为六角周期性分布的等边三角形的孔洞结构，所述孔洞结构的周期为3nm，所述等边三角形的边长为1nm。2CN108611677A说明书1/4页一种自然图案化单层硒化铜二维原子晶体材料及制备方法技术领域[0001]本公开总体上涉及纳米材料技术领域，并且更具体地涉及一种自然图案化单层硒化铜二维原子晶体材料及其制备方法。背景技术[0002]二维原子晶体材料因其单原子层厚度的平面晶体结构、丰富和独特的物理和化学特性以及其潜在的实际应用价值而成为近年来科技界的研究热点，其中，石墨烯自2004年被成功剥离后成为了新型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优良特性，例如超高的载流子迁移率、超高的透光率、室温下的量子霍尔效应等，使其在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、储能和传感器等领域有巨大的应用潜力，被公认为本世纪的“未来材料”和“革命性材料”。[0004]石墨烯的成功激励人们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其他新型二维原子晶体材料，例如六方氮化硼、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。这些二维材料有着各种各样的电学性质(金属、半金属、半导体和绝缘体)，也呈现了很多优异的物理特性(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(自旋电子学，光电子学，化学和生物传感器，超级电容，太阳能电池和锂离子电池等)。[0005]单层二维原子晶体材料，从组成成分上可以分为单组分二维材料和双组分二维材料。截止到目前，双组分单层二维原子晶体的种类较少，已经可以在实验上大面积构筑的只有六方氮化硼(h-BN)，少数几种过渡金属二硫属化合物(TMDCs)。与单组分二维原子晶体