[发明专利]一种二维层状材料的制备方法及装置

权利要求书

1.一种二维层状材料的制备方法，其特征在于：所述二维层状材料的制备方法是在加热装置内部分别放置非金属源和金属化合物或混合物源，所述非金属源位于所述加热装置的进气口和所述金属化合物或混合物源之间，所述金属化合物或混合物源负载在第一衬底上，所述金属化合物或混合物源负载在所述第一衬底的方法包括热蒸镀法、磁控溅射法或电子束蒸镀法；所述金属化合物或混合物呈薄片状负载在所述第一衬底上，负载的厚度为3～20nm；所述金属化合物或混合物源的一面朝下，所述金属化合物或混合物源下方放置第二衬底，所述金属化合物或混合物源和所述第二衬底之间设置间隔部，所述间隔部支撑所述金属化合物或混合物源；通过所述进气口向所述加热装置中通入惰性气体或混合气体，并进行加热，所述非金属源受热产生非金属气体，在所述惰性气体或混合气体的带动下，遇到所述金属化合物或混合物源受热产生的金属或金属化合物前驱气体，二者反应在所述第二衬底上形成所述二维层状材料；所述第一衬底的个数为2-10，所述第一衬底并列排列，相邻所述第一衬底之间的间隙为0.5～1mm；所述第一衬底为Si/SiO₂基片、蓝宝石基片或石英基片；所述第二衬底为Si/SiO₂基片、蓝宝石基片、石英基片、III族氮化物基片、SiC基片或二维材料基片；

所述二维层状材料的成核密度为1.0×10⁷～1.0×10⁹m-²，成核密度高；所述二维层状材料的表面以内均具有一致的荧光发光强度，具有相同的层数，厚度均匀。

2.根据权利要求1所述二维层状材料的制备方法，其特征在于：所述惰性气体作为载气，所述非金属源处于上风处，所述金属化合物或混合物源处于下风处；所述惰性气体或混合气体的流量范围为60～200sccm；所述二维层状材料生长时所述加热装置内气压为常压，并保持尾气的抽风机的风量在50～400m³/h；所述金属化合物或混合物源受热蒸发气化产生的所述金属或金属化合物前驱气体，在重力和局域空间限制作用下，和从所述非金属源蒸发产生的所述非金属气体发生反应，在所述第二衬底片上形成所述二维层状材料。

3.根据权利要求1所述二维层状材料的制备方法，其特征在于：所述金属化合物或混合物源与下方的第二衬底之间的间隔部高度为0.5～2mm。

4.根据权利要求1所述二维层状材料的制备方法，其特征在于：所述惰性气体包括为氮气或者元素周期表零族元素气体中的至少一种。

5.根据权利要求1所述二维层状材料的制备方法，其特征在于：所述混合气体包括氩气与氢气的混合气体。

6.根据权利要求1所述二维层状材料的制备方法，其特征在于：所述非金属源为单质硫、单质硒或单质碲。

7.根据权利要求1所述二维层状材料的制备方法，其特征在于：所述金属化合物或混合物源包括WO₃、MoO₃、WO₃+NaCl、MoO₃+NaCl、Re+Te或Re+KI中至少一种。

8.根据权利要求4所述二维层状材料的制备方法，其特征在于：所述非金属源的加热温度为150～400℃。

9.根据权利要求8所述二维层状材料的制备方法，其特征在于：所述非金属源的加热温度为200～230℃。

10.根据权利要求8所述二维层状材料的制备方法，其特征在于：所述非金属源的加热温度为240～260℃。

11.根据权利要求8所述二维层状材料的制备方法，其特征在于：所述非金属源的加热温度为350～380℃。

12.根据权利要求8所述二维层状材料的制备方法，其特征在于：所述金属化合物或混合物源的加热温度为500～1100℃。