[发明专利]一种自插层钒基二维纳米片及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种自插层钒基二维纳米片及其制备方法和应用，所述制备方法包括：以五氧化二钒、硫粉和硒粉为原料，进行化学气相沉积反应，制备所述自插层钒基十五硫硒化八钒纳米片；所述五氧化二钒、所述硫粉和所述硒粉的质量比为1:9:3～9。本发明的制备方法工艺简单、反应速度快且成本低，制备得到的自插层钒基十五硫硒化八钒V₈(S_1‑xSe_x)₁₅纳米片面积大、纯度高，结晶性好，而且化学性质稳定，制得的自插层钒基十五硫硒化八钒纳米片能应用在场效应晶体管或者自旋电子器件等方面。

技术领域

本发明涉及无机半导体材料技术领域，尤其涉及一种自插层钒基二维纳米片及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，二维材料因为其优异的性能被广泛的研究。磁性材料作为二维家族中重要一员在过去几十年中也得到了迅速发展。但是，早期的研究主要集中于在二维非磁性材料中诱导局部磁序，但是这种局部磁序是短程有序的，很容易受到热涨落的破坏。最近，实验证明了二维本征Fe₃GeTe₂，Cr₂Ge₂Te₆和CrI₃材料中具有长程有序磁序，激发了探索二维本征磁性材料的研究兴趣。钒基的硫属族材料具有奇异的电子特性和独特的磁性性能。例如，单层的二硫化钒VSe₂和二碲化钒VTe₂已经被报道室温下表现出强铁磁有序性。除钒基的层状材料外，自插层的钒基材料种类繁多，同时具有独特的磁性性能，所以其具有广泛的应用前景。自插层的钒基硫族材料指的是天然的金属钒原子可以插入层状钒基二硫元素的范德华间隙间，从而形成钒原子自插层的钒基材料。虽然作为钒基硫族化物的重要组成部分，但是近年来鲜有研究。目前一些自插层材料已经通过分子束外延生长，但是此方法需要在高真空条件下进行，对设备要求高，增加成本。目前亟需提供一种制备简单的自插层钒基二维硫属族材料的方法。

发明内容

本发明提供一种自插层钒基二维纳米片及其制备方法和应用。本发明提供的自插层钒基十五硫硒化八钒纳米片的制备方法工艺简单、反应速度快且成本低，制备得到的自插层钒基十五硫硒化八钒(V₈(S_1-xSe_x)₁₅)纳米片面积大、纯度高，结晶性好，且化学性质稳定。

本发明提供一种自插层钒基二维纳米片的制备方法，包括：以五氧化二钒、硫粉和硒粉为原料，进行化学气相沉积反应，制备所述自插层钒基十五硫硒化八钒纳米片；所述五氧化二钒、所述硫粉和所述硒粉的质量比为1:9:3～9。本发明中，以硫粉，硒粉和五氧化二钒为原料，通过化学气相沉积法制备插层钒基十五硫硒化八钒纳米片(V₈(S_1-xSe_x)₁₅)，所述方法具有制备工艺简单、操作方便、反应速度快且成本低的优点。

本发明中，通过采用上述方法制备，能够制备出高质量的自插层钒基十五硫硒化八钒纳米片，尤其是通过控制硫硒比例，可以制备出硒含量不同的纳米片，从而使得自插层钒基十五硫硒化八钒纳米片生长可控。

根据本发明提供的自插层钒基二维纳米片的制备方法，所述五氧化二钒、所述硫粉和所述硒粉的质量比更优选为1:9:3。

根据本发明提供的自插层钒基二维纳米片的制备方法，包括：将所述硫粉和所述硒粉置于双温反应区的上游，将所述五氧化二钒置于所述双温反应区的下游，然后加热，进行化学气相沉积反应。本发明中，化学反应位于双温区管式炉中。