[发明专利]一种周期性孔阵列二维材料及其可控制备方法和应用

权利要求书

1.一种二维材料周期性孔阵列可控制备方法，其特征在于，步骤包括：

步骤(1)：

采用激光对MX₂二维材料进行阵列化刻蚀，得到周期性的点缺陷阵列MX₂二维材料；所述的M为金属元素，所述的X为S、Se中的至少一种；

步骤(2)：

将点缺陷阵列MX₂二维材料在载气中退火处理，并通过控制载气类型制得不同类型孔形貌的周期性孔阵列二维材料；具体包括以下实施方式：

方式a：退火阶段的载气为含氢气氛下，退火处理得到具有周期性正向三角形孔阵列的MX₂二维材料；

方式b：退火阶段的载气为保护性气氛下，退火处理得到具有周期性六边形孔阵列的MX₂二维材料；

方式c：退火阶段的载气为含X源的气氛，退火处理得到具有周期性反三角形孔阵列的MX₂二维材料。

2.如权利要求1所述的二维材料周期性孔阵列可控制备方法，其特征在于，M为金属元素为W、Mo中的至少一种；

所述的MX₂二维材料还可以采用过渡金属的卤化物、卤氧化物、碳化物或氮化物中的至少一种替换。

3.如权利要求2所述的二维材料周期性孔阵列可控制备方法，其特征在于，基于PVD或CVD方法制得所述的MX₂二维材料；

优选地，所述的MX₂二维材料由MX₂原料在保护性载气下进行PVD沉积制得；

进一步优选，所述的MX₂二维材料为WS₂，其PVD沉积温度为1150-1250℃，PVD沉积时间为2-10min，保护性载气流量为45-100sccm；更进一步优选，PVD沉积温度为1195-1200℃，PVD沉积时间为2-7min，保护性载气流量为45-75sccm；

进一步优选，所述的MX₂二维材料为WSe₂，PVD沉积的温度为1120-1200℃，PVD沉积的时间为2-8min，保护性载气的流量为80-150sccm，更进一步优选，PVD沉积的温度为1120-1190℃，PVD沉积的时间为2-5min，保护性载气的流量为80-120sccm；

进一步优选，所述的MX₂二维材料为MoS₂，PVD沉积的温度为1180-1250℃，PVD沉积的时间为10-40min，保护性载气流量为60-120sccm，更进一步优选，PVD沉积的温度为1180-1200℃，PVD沉积的时间为10-30min，保护性载气流量为80-120sccm；

优选地，所述的保护性载气为惰性气体；

优选地，采用变气技术进行PVD沉积处理，也即是在升温PVD沉积温度阶段采用逆向气流，当温度达到PVD沉积温度后变更为正向气流。

4.如权利要求1所述的二维材料周期性孔阵列可控制备方法，其特征在于，步骤(1)中，采用定点激光辐照的设备进行所述的激光烧蚀；

优选地，所述的定点激光辐射的设备为激光共聚焦显微拉曼光谱仪；

优选地，采用光栅扫描聚焦激光辐射所述的MX₂二维材料，形成周期性的点缺陷阵列；

优选地，激光的波长300～650nm；

优选地，激光的功率为10-60mw；

优选地，激光扫描模式为拉曼逐点扫描模式和拉曼直接整体扫描模式，优选为拉曼逐点扫描模式；拉曼逐点扫描模式为点到点逐点扫描模式和线聚焦扫描模式，优选为点到点逐点扫描模式；

优选地，激光单点辐射时间0.1-10s；

优选地，物镜镜头放大5-100倍；

优选地，每处点缺陷的间距为5-20μm。

5.如权利要求1～4任一项所述的二维材料周期性孔阵列可控制备方法，其特征在于，步骤(2)中，退火阶段的温度为950-1100℃，进一步优选为1000～1050℃；

优选地，退火的时间为30-60s。