[发明专利]一种二碲化钨纳米带的制备方法

说明书

本发明公开了一种二碲化钨纳米带的制备方法。首先将基底的抛光面朝上放置在石墨片上，再将经过氧化处理的钨箔盖在硅片上，基底与钨箔之间放置垫片，以形成类“三明治”结构的微反应腔。本发明在采用空间限域策略的基础上，同时对反应前驱体进行了设计，用氧化处理的钨箔提供钨源，实现了二碲化钨纳米带的可控制备。通过控制钨箔在高温下的氧化时间，实现了二碲化钨纳米带尺寸与形貌的有效调控。同时实现了在蓝宝石、云母、玻璃等不同基底上二碲化钨纳米带的可控生长。本发明能够实现大面积WTe₂纳米带的可控制备，为其工业化应用提供了一种新的合成路径。

技术领域

本发明涉及二碲化钨的制备方法，特别涉及一种二碲化钨纳米带的制备方法。

背景技术

自从石墨烯材料发现以来，由于其奇特的物性受到了科研人员的广泛关注。大量的研究表明石墨烯具有高迁移率、高热导、高强度、高透光性等优异的性能，使其在电子学，光学器件和传感器等领域展现出广阔的应用前景。然而石墨烯是带隙为零的半金属，基于其构筑的场效应晶体的电流开关比极低(～10)，这极大地阻碍了其在半导体领域的应用。于是科研人员一直致力于探索新型的具有半导体性质的类石墨烯材料，如六方氮化硼、过渡金属硫属化合物、黑磷等，其中过渡金属硫属化合物二维纳米材料吸引了人们的极大关注，并在能量存储、电子器件、生物传感器、压电器件、光伏器件、气体传感器等方面已经得到了广泛的研究。

过渡金属硫属化合物随着组成成分的不同，表现出不同的性质，可以是半导体、半金属、金属和超导体。且它的性质可以根据晶体结构、晶体和薄膜的层数、层与层的堆叠顺序来调控，其丰富的物理化学特性使过渡金属硫属化合物受到科研人员的极大关注。WTe₂作为过渡金属硫属化合物的一员，除了上述所述的一般性质外，还具有许多独特的物理性质。人们首次发现块状体材料WTe₂具有非饱和巨磁阻的特性，在磁场达到60T时，磁电阻仍然没有饱和的迹象，这一研究成果使得WTe₂受到了广泛关注。同时理论与实验证实WTe₂既是一种二维拓扑绝缘体，又是超导体，人们可以通过外场的调控实现两种不同电子状态之间的切换。此外，WTe₂还被认为是一种第二类外尔半金属，从而为人们研究许多新奇量子现象提供一个合适的实验平台。以上所述WTe₂所具有的多种奇特物性，使得WTe₂的成为研究人员近年来研究的热点。

正因为WTe₂具有极高的科学研究和实际应用价值，近年来已成为炙手可热的新兴材料，目前关于WTe₂的制备方法也层出不穷。人们通过气相输运法来制备WTe₂的块体材料，在此基础上基于机械剥离法获得WTe₂纳米片。尽管气相输运法确实能够生产高质量的大块晶体，但这一过程需要在高达1000℃的高温下进行长时间的退火，需要耗费大量时间和精力。中国发明CN109809372A提供了一种单层二硒化钨纳米带的制备方法，采用常压化学气相沉积的方法即可制备，然而采用该方法制备二碲化钨时，不仅需要额外添加盐进行辅助而引入较多杂质导致产品质量较差进而降低器件的性能，而且在基底获得的产品量很少即无法实现大面积生产。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种二碲化钨纳米带的制备方法，在采用空间限域策略的基础上，对反应前驱体进行了设计，以氧化处理的钨箔提供钨源，不需要额外引入盐辅助，即可通过常压化学气相沉积方法就实现二碲化钨纳米带的可控制备，所得二碲化钨纳米带品质良好，且能够实现基底上的大面积生产。利用常压化学气相沉积的方法可控制备宽度和长度可调的二碲化钨纳米带。先前的研究表明，二碲化钨在空气中较为稳定，在自旋电子学、高效存储器件和热电器件方面有广阔的应用前景，该方法可为探索多种新奇量子现象以及在多个领域的应用提供一定的实验支撑。

本发明采用的技术方案为：

一种二碲化钨纳米带的制备方法，包括如下步骤：