[发明专利]一种微观制备六方相二碲化锗晶体的方法

说明书

本发明公开了一种微观制备六方相二碲化锗晶体的方法，包括：选择能够进行微观结构表征或电学性能测试的衬底制备锗锑碲非晶薄膜；选择锗锑碲化合物作为异质结构的主体材料；利用磁控溅射或分子束外延薄膜制备方法制备出碲元素含量高的非晶薄膜；将制备好的非晶薄膜进行高温退火处理，并在氩气气氛或真空下进行保护，形成六方相晶体结构；对退火后的六方相晶体样品进行预处理；利用TEM来表征预处理后的六方相晶体样品的结构，或利用电学测试平台测试其电学性能，即完成六方相二碲化锗晶体的微观制备。本发明结合了主流的薄膜制备方法，便于观察及微观结构表征和进行性能表征，简便易操作，可行性高。

技术领域

本发明涉及二硫属化物的制备方法，特别是一种微观制备六方相二碲化锗晶体的方法。

背景技术

近几年，人们发现石墨烯和过渡金属硫化物等二维材料具有独特的物理和化学性能，并因此推动了光电器件在数据处理、类脑计算、健康监测等多个领域应用的发展。其中，最近发现的IV族硫系化合物(IV族元素包括Ge、Sn等，硫系元素为S，Se，Te等)凭借大储量、低成本、环保性及电子结构的可调控性，引起了人们的高度关注，并因此被认为是可持续电子和光电子器件的有力竞争者。同时，人们也发现并预测了该类材料所具有的一些奇特物理现象。对于一硫化物，人们预测并通过实验部分地证明了单层或数层GeS，GeSe，SnS及SnSe薄膜所具有的极大的铁弹性和压电性、巨大的光学二次谐波敏感性、极强的可见光吸光度、高光敏性以及极大的面内电子各向异性等特性。对于二硫化物，人们已经制备出单层或数层的SnS₂和SnSe₂薄膜，并应用到相应器件中，例如场效应管、光电晶体管、光电探测器及光电化学电池等。

然而除上述之外，其他的IV族二硫化物由于其特殊的键合方式或原子结构，相应块体材料甚至二维材料的制备依然需要大量探索。例如块体的GeS₂，目前所报导的结构是Ge和S原子以四面体的方式形成非常复杂的单斜结构，虽然已经成功合成出纳米尺度的GeS₂，但距离二维尺度依然遥远，而类似1T-MoS₂八面体结构的GeS₂和GeSe₂，更是从未观察到过。至于GeTe₂，人们甚至从来没有制备出相应的六方晶体结构。

发明内容

本发明的目的是针对现有制备六方相IV族过渡金属硫化物薄膜甚至二维材料方法不足而提供的一种在纳米尺度下制备出八面体结构二碲化锗晶体的方法，该方法结合了主流的薄膜制备方法，通过改变材料的化学配比来实现局部结构的调控，简单高效地得到嵌入在异质结构中的六方相二碲化锗晶体。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

本发明一种微观制备六方相二碲化锗晶体的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：选择能够进行微观结构表征或电学性能测试的衬底制备锗锑碲非晶薄膜；

步骤2：选择锗锑碲化合物作为异质结构的主体材料；

步骤3：利用磁控溅射或分子束外延薄膜制备方法制备出碲元素含量高的非晶薄膜；

步骤4：将制备好的非晶薄膜进行高温退火处理，并在氩气气氛或真空下进行保护，形成六方相晶体结构；

步骤5：对退火后的六方相晶体样品进行预处理；

步骤6：利用TEM来表征预处理后的六方相晶体样品的结构，或利用电学测试平台测试其电学性能，即完成六方相二碲化锗晶体的微观制备。

进一步，所述选择进行微观结构表征的衬底为表面附有碳支持膜的TEM标准尺寸铜载网。

进一步，所述选择进行电学性能测试的衬底为硅片。