[发明专利]一种低对称性层状材料Te的可控制备方法

说明书

本发明公开了一种低对称性层状材料Te的可控制备方法。该方法利用简单廉价的化学气相沉积，可控的生长六边形、五边形、四边形等不同形貌的Te纳米片和Te纳米线。可控生长的过程是利用单温区的管式炉，SnTe₂粉末作为反应源料，放置炉子炉子中间，衬底硅片放置于炉子的末端。使用机械泵抽取真空，气路中的压强达到0.5Pa，通入氮气，压强升到1000Pa。打开管式炉的电源开关，加热到650℃，反应30min，关闭电源。冷却室温后，在硅片上生长出Te纳米线和不同形貌Te纳米片，扫描电子显微镜和原子力显微镜表征Te纳米材料。本发明的优点在于低成本、高效率、准确可控地制备高质量、不同纳米形貌的低对称性层状材料Te。

技术领域

本发明涉及低对称性层状材料Te的可控制备的方法，尤其涉及一种低成本、快速、可控地制备高质量低对称层状材料Te的方法。

背景技术

层状材料是层间由范德瓦尔斯力作用和层内离子键相互作用力组成的材料。其中石墨烯和二硫化钼为代表的层状材料由于其独特的原子结构、物理和化学特性，成为研究热点，深受研究人员的青睐。石墨烯具有极高的载流子迁移率(～10000cm² V^-1s^-1)，被广泛地应用于高频的电子器件、电化学催化、超导等方面。由于石墨烯的载流子浓度较高，使得其晶体管无法工作于关断状态。因此，石墨烯很难被用于场效应晶体的电子器件。尽管，石墨烯是零带隙的半导体。但是，因载流子浓度较大和对光的吸收较小，使得石墨烯在光电器件方面的应用受到了极大的限制。二硫化钼晶体管具有较好的开关特性和开态电流。但是单层二硫化钼的带隙是1.89eV，目前二硫化钼仅被用于可见光的光电器件。

层状材料Te是近年来被发现的层状材料，在电子器件和光电子器件方面展示具有的潜力。Te是p型半导体，已报道的空穴迁移率约700cm² V^-1s^-1，场效应晶体管的开关比达10⁶。此外，Te的带隙是0.35eV且具有晶格各向异性(低对称性)，是非常适用于红外领域的材料。虽然，目前能通过溶液法和热蒸镀法制备Te薄膜材料，但是很难控制层状材料Te的不同形貌和获得高质量的单晶半导体材料。

为了解决上述问题，本发明一种低对称性层状材料Te的可控制备方法，该方法利用低沉本的化学气相沉积在650℃高温下可控地生长六边形、五边形和四边形等不同形貌的Te纳米片和Te纳米线，且合成的不同纳米形貌层状材料Te是高质量单晶材料。此方法能低成本、高效、资助可控地生长不同形貌的单晶纳米材料Te，为层状材料Te在电子器件和光电子器件的进一步应用，提供坚实的材料基础。

发明内容

本发明提出一种一种低对称性层状材料Te的可控制备方法。该方法通过廉价低成本的化学气相沉积，在低真空条件下，生长出六边形、五边形和四边形Te纳米线和Te纳米线，高效可控的制备出高单晶性、形貌可控的层状材料Te。

所述的Te可控制备方法：分别前后将衬底硅片和SnTe₂粉末放置在管式炉的石英管的中间和末端位置，通入氮气并抽取真空，使反应的真空约为0.5Pa，加热到650℃，保温10min，自然冷却到室温，将生长了层状材料Te的硅片取出，表征六边形、五边形、四边形的Te纳米片和Te纳米线；

所述的炉子为单温区管式炉；

所述的石英管为耐高温(1200℃)石英管；

所述的源材料为SnTe₂粉末；

所述的气体为氮气；

所述的衬底是硅衬底；

一种用于低对称性层状材料Te的可控制备，制备方法步骤如下：