一种硅烯材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102923712102923712B(45)授权公告日2014.12.24(21)申请号201210470694.6(22)申请日2012.11.20(73)专利权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八号(72)发明人王业亮孟蕾高鸿钧(74)专利代理机构北京和信华成知识产权代理事务所(普通合伙)11390代理人胡剑辉(51)Int.Cl.C01B33/04(2006.01)(56)对比文件CN102134067A,2011.07.27,说明书第4-5页实施例1.CN102586868A,2012.07.18,说明书实施例1.审查员蒋涛权权利要求书1页利要求书1页说明书2页说明书2页附图5页附图5页(54)发明名称一种硅烯材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种硅烯材料的制备方法，其步骤包括：1)在真空环境下，将适量半导体材料硅蒸发沉积到过渡金属基底上，所述过渡金属基底为铱的(111)面；2)对整个样品进行退火处理，以将覆盖在基底表面的硅相互作用，形成六角蜂窝状排布的二维有序膜状结构，从而获得硅烯材料。这种新型材料类似于石墨烯，在未来信息电子学及器件开发研究方面具有广泛的应用潜力。CN102923712BCN102937BCN102923712B权利要求书1/1页1.一种硅烯材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在真空环境下，将适量半导体材料硅蒸发沉积到过渡金属基底上，所述过渡金属基底为铱的(111)面；2)对整个样品进行退火处理，以将覆盖在基底表面的硅相互作用，形成六角蜂窝状排布的二维有序膜状结构，从而获得硅烯材料。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所用的硅是通过高温蒸发的方法沉积到过渡金属基底上的。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进行硅烯生长的退火温度为300℃～450℃。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅烯形成了周期为0.72nm的超结构，该周期性超结构可以被扫描隧道显微镜和低能电子衍射表征。2CN102923712B说明书1/2页一种硅烯材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种硅烯材料的制备方法，属于纳米材料技术领域。背景技术[0002]新型二维晶体材料因其单原子厚度的二维晶体结构和独特的物理特性成为近年来的研究焦点。在微电子学逐渐步入物理尺寸极限而面临发展瓶颈之时，以石墨烯为代表的新型二维晶体材料，它们的开发和应用有望突破当前大规模集成电路遇到的瓶颈问题，为我国基础科学、信息科学、材料科学、能源科学等研究领域提供了一个新的机遇与平台，而且对国民经济的可持续发展以及国防安全方面有着深远的影响。例如，石墨烯表现出来的一系列奇特的电子和物理特性，如高迁移率、高机械强度、高光透率、高导电性等，在分子电子学、微纳米器件、传感器、高效转换电池、透明导电膜、太赫兹器件等领域有着重要的应用前景。[0003]硅烯是另一种新型的二维晶体材料，已有理论预言二维晶体硅烯存在的可能性，而且也预言存在类似于石墨烯的优异性能。但对于这一全新的二维晶体材料，实验上还停留在研究的初始探索阶段，在国际上刚刚展开。[0004]为了利用硅烯的优异特性，高质量硅烯的制备变得至关重要。但是，硅的块体材料中没有层状结构，无法采用胶带剥离法来分离获得的硅烯。因此，寻找一种制备高质量硅烯的方法显得尤为重要。发明内容[0005]鉴于此，本发明的目的是提供一种硅烯材料的制备方法，能够生长出一种新型二维晶体材料——硅烯，这种新材料表现为二维有序、硅原子成六角蜂窝状排布的二维膜状结构[0006]本发明提供了一种硅烯材料的制备方法，其特征在于，硅原子成六角蜂窝状排布，并在二维平面内扩展，所述半导体材料硅也可以是半导体材料锗。[0007]本发明还提供了一种硅烯的制备方法，其步骤包括：[0008]1)在真空环境下，将适量半导体材料硅蒸发沉积到过渡金属基底上，所述过渡金属基底为铱的(111)面；[0009]2)对整个样品进行退火处理，以将覆盖在基底表面的硅相互作用，形成六角蜂窝状排布的二维有序膜状结构，从而获得硅烯材料。[0010]上述所用的硅是通过高温蒸发的方法沉积到过渡金属基底上的。[0011]上述进行硅烯生长的退火温度为300℃～450℃，优选为400℃。[0012]上述硅烯形成了周期为0.72nm的超结构，该周期性超结构可以被扫描隧道显微镜所和低能电子衍射表征。[0013]本发明通过外延生长高质量的硅烯，硅原子成六角蜂窝状排布，并在二维平面内扩展，便于进一步研究硅烯的电子性质及相关器件开发。3CN102923712B说明书2/2页附图说明[0014]以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：[001