[发明专利]一种具有复杂螺旋结构的层状WS2二维纳米材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有复杂螺旋结构的层状WS₂二维纳米材料及其制备方法，属于光电材料设计制备技术领域。所述具有复杂螺旋结构的层状WS₂二维纳米材料具有数量大于等于2的螺旋结构，且存在螺位错夹角，所述螺旋结构选自双螺旋结构、三双螺旋结构、N螺旋结构中的至少一种；所述N为大于3的正整数。本发明首次用一种简单的方法合成了组分均一，但结构多变的层状螺旋WS₂二维纳米材料。所得产品结晶质量高，结构多样化，应用领域广。

技术领域

本发明涉及一种具有复杂螺旋结构的层状WS₂二维纳米材料及其制备方法，属于光电材料设计制备技术领域。

技术背景

硫族过渡金属化合物，如MoS₂、MoSe₂、WS₂和WSe₂，由于其原子级超薄层状结构、独特的光电性质及在集成纳米系统的潜在应用，作为新的二维层状材料已经吸引了广泛的关注。不同于石墨烯材料没有带隙，这些原子级超薄二维层状材料有直接带隙并且在室温激光激发下可以有荧光发射，使其在电学及光电子学上有着极其重要的应用。

不同带隙的纳米级半导体在块状半导体带隙领域设计上已得到了广泛的应用。在纳米电子学及纳米光子学应用上，获得连续可调带隙的半导体纳米结构是非常重要的。零维和一维三元半导体结构研究进展表明可通过组分来调谐带隙和光发射，但在原子级超薄二维层状材料上可以通过调节改变材料层数实现带隙可调。

对于层状WS₂而言，其不同的结构呈现不同的光电性质。同时层状WS₂是二维材料中相对较稳定材料。所以对于未来制作和层数结构相关的光电器件尤为重要，精确控制这些原子级超薄二维层状材料的层数，堆垛结构是至关重要的。

二维层状材料的理论计算表明，二维材料层与层之间堆叠方式不同将会大大改变二维层状材料的性质，比如能带结构的改变，结构对称性的改变，量子效率的改变。因此合成制备各种各样形貌各异的二维层状材料对于研究了不同形貌二维材料至关重要，而有无位错及位错数量和位错夹角不同对结构形貌影响尤为重要。由于本课题组于2015已经做了一些关于螺旋结构的研究，相关实验结果已经在专利(CN104695021B)中呈现。当时所设计和制备出的层状螺旋WS ₂二维纳米材料中其螺旋结构为单螺旋结构。由于先前开发的为单螺旋结构所以也就不存在位错夹角。所以其光电性能也就受到限制；所以就迫切需要开发出具有复杂螺旋结构的层状WS₂二维纳米材料。

发明内容

基于CN104695021B研究基础，发明人经进一步研究并得到螺旋数量大于一的二维层状螺旋WS₂二维纳米材料。同时还解决了现有技术中无法通过简单方法合成大量不同形貌螺旋结构的难题。

本发明一种具有复杂螺旋结构的层状WS₂二维纳米材料；所述具有复杂螺旋结构的层状 WS₂二维纳米材料具有数量大于等于2的螺旋结构，且存在螺位错夹角，所述螺旋结构选自双螺旋结构、三双螺旋结构、N螺旋结构中的至少一种；所述N为大于3的正整数。

本发明一种具有复杂螺旋结构的层状WS₂二维纳米材料；单WS₂层呈现三角形或者六角形。

本发明一种具有复杂螺旋结构的层状WS₂二维纳米材料，当螺位错夹角为0°和120°时，该层WS₂层呈呈现三角形结构；当螺位错夹角为60°时；该层WS₂层呈现六边形结构。

本发明一种具有复杂螺旋结构的层状WS₂二维纳米材料；通过螺旋位错的生长将相邻的 WS₂层连接在一起构成“金字塔”状；所述“金字塔”的底座呈三角形，其顶部呈三角型或六角形。