[发明专利]具有反铁磁和半导体特性的二维硼化铁的制备方法

权利要求书

1.具有反铁磁和半导体特性的二维硼化铁的制备方法，其特征在于：包括以下步骤；

步骤一，硼化铁FeB块体准备、配制电解液；

将Fe和B两种原料在氩气气氛下，按照物质的量比为1:0.5～1:2的比例，进行电弧熔炼，制备得到晶态的金属间化合物FeB合金锭；

将所述FeB合金锭冷却到环境温度，并根据晶粒的生长方向，沿着(001)晶面进行切割成块，得到晶态FeB块体；其中，(001)代表结晶学原胞的密勒指数；

对晶态FeB块体表面进行打磨并清洗干净；

将碱金属离子粉末溶解至以下三种溶剂中的任意一种之中：N,N-二甲基甲酰DMF、四氢呋喃溶剂和去离子水，得到碱金属离子电解液；

将碱金属离子电解液转移到电解池当中，使电解池的正负电极都充分浸没在电解液中；

步骤二，金属硼化物的电化学剥离：

将经打磨和清洗的晶态FeB块体连接在电解池的负电极，并保持晶态FeB块体完全浸没在电解液中；

在电解池的两极通电，通电模式为恒流模式和恒压模式中的任意一种，电解0.5～4小时，在电解液中得到减薄后的二维FeB；

步骤三，二维金属硼化物的提纯与干燥：将含有二维FeB的电解液置于离心管中，通过离心机离心清洗沉淀物，提取上清液滴在表面氧化的硅片衬底上，先通过洗耳球吹气诱导液滴粗蒸发，减小液滴大小，再放置于真空干燥箱内充分干燥，去除残留溶剂，得到具有反铁磁和半导体特性的二维FeB。

2.根据权利要求1所述的具有反铁磁和半导体特性的二维硼化铁的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，所述Fe和B两种原料纯度均高于99.99％；

通过砂轮机对所述晶态FeB块体表面进行打磨并使用乙醇对打磨后的晶态FeB块体进行清洗。

3.根据权利要求1所述的具有反铁磁和半导体特性的二维硼化铁的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，碱金属离子粉末为Li₂SO₄、Na₂SO₄、K₂SO₄、KF、KCl、LiCl、NaF中的任意一种，所述碱金属离子电解液中碱金属离子的浓度为10^-1～10^-3摩尔/升。

4.根据权利要求1所述的具有反铁磁和半导体特性的二维硼化铁的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，在所述电解液中得到的减薄后的二维FeB，厚度为20纳米以下，横向尺寸为100微米以下。

5.根据权利要求1所述的具有反铁磁和半导体特性的二维硼化铁的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，

通过所述离心机进行离心的转速为10000转/分钟，

将所述上清液滴在表面氧化的硅片衬底上时，在所述衬底上得到的液滴的体积为0.3毫升，在真空干燥箱中进行所述干燥的温度为30～80摄氏度，干燥时间控制在0.5～4小时。

6.根据权利要求1所述的具有反铁磁和半导体特性的二维硼化铁的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，所述表面氧化的硅片衬底，其表面氧化层的厚度为50～300纳米。

7.根据权利要求1所述的具有反铁磁和半导体特性的二维硼化铁的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，所述恒流模式下，电流大小为10～50毫安；所述恒压模式下，电压大小为1～10伏特。