[发明专利]一种二硒化铂面内拼图结构材料及其制备与调制方法

说明书

本发明公开了一种二硒化铂(PtSe2)面内拼图结构材料，所述的二硒化铂(PtSe2)面内拼图结构材料同时包含两种构型：三棱柱型构型(H型)和八面体型构型(T型)，且所述的三棱柱型构型(H型)和八面体型构型(T型)均形成三角形的结构域，且所述的三棱柱型构型(H型)所形成的结构域与所述的八面体型构型(T型)所形成的结构域在基底表面相互交替并周期性扩展。本发明通过分子束外延方法生长出了大面积由二维二硒化铂晶态材料两种构型组成的面内拼图结构，并可对其进行调制，大大方便了进一步研究二维二硒化铂晶态材料在纳米电子器件方面的应用开发。

技术领域

本发明涉及一种过渡金属二硫属化合物二维晶态材料面内拼图结构及其制备与调制方法，属于纳米材料技术领域。

背景技术

石墨烯的发现及优越的物理性质和巨大的应用潜力，激励人们对其他二维原子晶体材料及结构调控进行探索。随着近几年晶态材料制备方法的发展和进步，使得人们开始关注其他类石墨烯性质的新型二维原子晶体材料。过渡金属二硫属化合物就是其中的一类。过渡金属二硫属化合物具有和石墨烯类似的层状结构，其化学式通常表示为MX2，其中M代表过渡金属元素，而X表示一种硫族元素(硫，硒和碲)，它们展现了一系列丰富的力学，电学，光学，热学和化学性质。研究发现，当这些块体层状化合物被剥离成几层甚至单层，则其主要物理性质被保存的同时还会由于量子限制效应带来一些其他的物理特性。例如，将二硫化钼的厚度从块体减小到单层时，其电子结构发生了从间接带隙到直接带隙的转变，并具有很强的光致发光性，使其在纳米电子学和光电子学方面具有很广阔的应用前景。

根据硫族元素原子(X)的排列方式不同，过渡金属二硫属化合物通常具有两种构型：三棱柱型(H型)和八面体型(T型)，这两种构型通常具有截然不同的电子特性。如单层二硫化钼材料，其三棱柱型(H型)是具有1.8eV直接带隙的半导体，而八面体型(T型)则是金属。近年来，使二维过渡金属二硫属化合物材料在两种构型之间进行转变，从而改变其电子特性并发掘新的物理性质，成为人们研究的热点。目前常用的手段包括：施加应力，碱金属原子插层和电子或激光束辐照等。对于使用电子或激光束辐照的方法，往往只会导致材料局域的构型变化从而改变局域的电子特性，使其在精细调节二维纳米器件性质方面有着非常重要的应用前景。对材料局域构型转变的进一步研究，包含了对转变构型结构域大小和形状的控制、寻找更简单的构型转变方法、形成带有图案形状的有序结构域等方面，它们都会对未来二维纳米器件的精确调制和应用产生巨大的影响。

单层二硒化铂(化学式:PtSe2)二维晶态材料是近年来制备成功的新型二位过渡金属二硫属化合物材料，理论和实验均证明了其八面体型(T型)为稳定构型，是具有1.2eV带隙的半导体，具有很好的光催化特性；而其三棱柱型(H型)为金属，目前还没有报道。研究单层二硒化铂二维晶态材料两种构型的转变，对于发现材料的新的特性，拓宽其在纳米电子器件方面的应用和进一步探索二维过渡金属二硫属化合物材料的构型转变机理都有着及其重要的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种二硒化铂面内拼图结构材料的制备及调制方法，能够生长出大面积由单层二硒化铂两种构型(三棱柱型和八面体型)组成的三角形拼图结构材料，并可以调制该结构中单个三角形结构域的大小和八面体型结构域的比例，以及如何使纯八面体型的二硒化铂转化为拼图结构的二硒化铂。

本发明公开了一种二硒化铂(PtSe2)面内拼图结构材料，其特征在于，所述的二硒化铂(PtSe2)面内拼图结构材料同时包含两种构型：三棱柱型构型(H型)和八面体型构型(T型)，且所述的三棱柱型构型(H型)和八面体型构型(T型)均形成三角形的结构域，且所述的三棱柱型构型(H型)所形成的结构域与所述的八面体型构型(T型)所形成的结构域在基底表面相互交替并周期性扩展。

本发明还公开了一种二硒化铂(PtSe2)面内拼图结构材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在真空环境下，将适量高纯度硒蒸发沉积到过渡金属铂基底上；