[发明专利]一种基于液态浸泡法增强单层二硫化钼薄膜铁磁性的方法

说明书

本公开涉及一种基于液态浸泡法增强单层二硫化钼薄膜铁磁性的方法，包括：1、利用多温区气氛炉制备单层二硫化钼薄膜；2、制备不同浓度的锰离子溶液，将制备好的单层二硫化钼薄膜分别浸入不同浓度的锰离子溶液中，然后对锰离子溶液进行密封处理；3、将浸有单层二硫化钼薄膜的锰离子溶液在50℃‑300℃加热装置中加热1‑4小时；4、将单层二硫化钼薄膜从锰离子溶液中取出吹干。经本公开所述方法处理后的单层二硫化钼具有较强的铁磁性，可从侧面证明掺杂后的单层二硫化钼薄膜发生谷劈裂，跟已有的理论计算结果一致，使单层二硫化钼薄膜具备应用在谷电子学器件的可能。

技术领域

本发明涉及一种增强单层二硫化钼薄膜铁磁性的方法，具体涉及一种基于液态浸泡法增强单层二硫化钼薄膜铁磁性的方法。

背景技术

二硫化钼是一种具有层状结构的过渡金属硫化物，具有典型的三层式结构，即在两个硫层之间夹着一个金属钼层，形成类似三明治状的夹层结构，每个金属原子和六个硫元素成键，形成三棱镜配位模型。这种二维层状化合物的层与层之间是通过弱的范德华力相连的，而层间的硫与钼原子则通过强的共价键连接。因此，层内作用力较强，而层间则相对较弱。由于其特殊的性能，二硫化钼被广泛应用于多个领域，例如纳米摩擦学、光催化、太阳能电池、锂电池、逻辑存储等。近期理论计算表明，单层二硫化钼还具有自旋和谷耦合的物理现象，这是双层膜和块体所不具备的特性。而掺杂过渡金属的单层二硫化钼可以产生塞曼效应从而调节谷自由度，这些将为谷电子学器件的制作与调控提供一种新的方法。但何种过渡金属掺杂效果较好及如何将过渡金属掺杂进单层二硫化钼都是目前急需解决的问题，也是将其应用在谷电子学器件方面的第一步。

Y.C.Cheng等通过第一性原理计算表明，过渡金属掺杂可以在过渡金属硫属化物内部产生近邻交换场，从而产生较大的能谷劈裂。目前，关于这方面的研究主要集中在理论方面计算层面，近期有关于锰离子掺杂单层二硫化钼的报道，结合Y.C.Cheng等人的计算，我们认为锰离子掺杂可能会使单层二硫化钼产生能谷劈裂，为二硫化钼在谷电子学方面的应用提供新思路。

另外，由于单层二硫化钼薄膜制备过程复杂，高质量的单层二硫化钼薄膜不易得到，因此提供一种简单易行的实验方法来实现理论计算中的过渡金属掺杂很重要，为掺杂后的单层二硫化钼产生能谷劈裂的理论计算结果提供实验依据，也为单层二硫化钼在谷电子学器件的应用提供实验和理论依据。

发明内容

本发明旨在提供一种简单易行的将锰离子掺杂进单层二硫化钼薄膜的具体实验方法，通过该方法，掺杂后的单层二硫化钼薄膜具有较强的铁磁性，可从侧面证明掺杂后的单层二硫化钼薄膜具有能谷劈裂的性质，与现有计算结果一致，使单层二硫化钼薄膜有应用在谷电子学器件的可能。

本发明的目的在于提供一种基于液态浸泡法增强单层二硫化钼薄膜铁磁性的方法，包括如下步骤：

1)利用多温区气氛炉制备单层二硫化钼薄膜；

2)制备不同浓度的锰离子溶液，将制备好的单层二硫化钼薄膜分别浸入不同浓度的锰离子溶液中，然后对锰离子溶液进行密封处理；

3)将浸有单层二硫化钼薄膜的锰离子溶液在50℃-300℃加热装置中加热1-4小时；

4)将单层二硫化钼薄膜从锰离子溶液中取出并吹干；

进一步地，所述锰离子溶液包括如下任一：醋酸锰溶液、碳酸锰溶液、硝酸锰溶液和乙酰丙酮锰溶液；

进一步地，所述锰离子溶液的浓度包括如下任一：0.01mol/L、0.005mol/L、0.002mol/L；

进一步地，所述加热装置包括恒温水浴锅和反应釜；

进一步地，所述吹干为氩气或者氮气吹干。

附图说明