[发明专利]一种二维非范德瓦尔斯晶体及其制备方法

说明书

本发明提供了一种二维非范德瓦尔斯晶体及其制备方法。该非二维非范德瓦尔斯晶体表面具有摩尔超晶格结构，所述摩尔超晶格结构具有由晶体学周期原子排列成六边形或近似六边形组合叠加而成的摩尔超晶格周期图案。本发明首次在二维非范德瓦耳斯晶体材料——二氧化钼表面制备摩尔超晶格结构的制备工艺。在其表面制备出不同扭转扭转错位角度的摩尔超晶格结构。二维非范德瓦尔斯晶体表面具有摩尔超晶格结构；其可以改变二维非范德瓦尔斯晶体表面的润湿性。

技术领域

本发明涉及化学制备领域，尤其涉及一种在二维非范德瓦尔斯晶体构建的摩尔超晶格表面的制备方法。

背景技术

“Moiré pattern”，中文通常翻译为摩尔条纹摩尔条纹是由两层或者多层周期晶格结构耦合形成的叠层超晶格结构。这种材料的能带等物理性质，除了受到原始晶格结构的周期调制之外，也受到超晶格摩尔周期的调制。摩尔超晶格结构可以使用球差矫正透射显微镜（ACTEM）、扫描隧道显微镜（STM）和角分辨光电发射光谱（ARPES）等表面测试技术观察材料表面摩尔条纹。

近年来，以石墨烯等二维范德华晶体为主的扭转魔角扭转堆叠结构具有新奇的非本征效应，例如超导等特性。通过对两层扭转角进行调制，使其相对扭转转角到约 1.1°，材料具备了神奇的非本征性质，这种仅仅通过两层原子厚度的层状二维材料进行角度调节，使得双层之间耦合形成特定摩尔超晶格结构，就能使得材料具备新的性质的手段，在新材料研究中具有重要的意义。这种扭转手段进一步被拓展到了石墨烯和六方氮化硼（h-BN）体系，石墨烯-过渡金属硫族化合物等，及二维硫族化合物-二维硫族化合物，MXEene-MXene以及这些范德瓦尔斯晶体之间的相互叠加耦合。形成的摩尔超晶格大多都对能带结构、超导及光学等物理性征具有显著的调节作用。扭转。扭转扭转尽管摩尔超晶格结构具有许多神奇的性质和应用前景，，但是魔角的调制要在实验中实现十分困难；我们的方法在实验室为实现魔角的原位调制提供了一种新的思路。

摩尔超晶格结构扭转在凝聚态物理学领域，如光学、晶体学、电子学等领域有广泛的潜在应用，受到广大研究者的关注。但是，摩尔超晶格结构的制备到目前为止仍然局限在二维范德瓦耳斯（van Deer Waals）晶体中。尽管近年来对摩尔超晶格结构多的研究和理论计算，但如何在二维范德瓦耳斯晶体和非范德瓦耳斯晶体上可控实现摩尔超晶格结构仍然是一个具有挑战性的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种具有摩尔超晶格结构的二维非范德瓦耳斯晶体以及制备方法。该方法获得的二维非范德瓦耳斯晶体表面能够形成摩尔超晶格结构，且该制备方法易操作，可控性强。

本发明的技术方案如下：

一种二维非范德瓦尔斯晶体，所述二维非范德瓦尔斯晶体表面具有摩尔超晶格结构，所述摩尔超晶格结构具有由晶体学周期原子排列成六边形或近似六边形组合叠加而成的摩尔超晶格周期图案。

其中，所述摩尔超晶格结构的叠加的两个单分子层的几何结构相同；和/或所述摩尔超晶格结构的扭转转角度为0度至±30度。

上述的二维非范德瓦尔斯晶体的制备方法，所述二维非范德瓦尔斯晶体为二氧化钼；所述制备方法包括如下步骤：

（1）将三氧化钼纳米条带放置在内部为惰性气氛的密闭反应容器中；

（2）对密闭反应容器进行升温处理，使密闭反应容器升温至设定温度；升温过程中使所述密闭反应容器中存在硫蒸气；

（3）升温至设定温度后保温一定时间；

（4）保温结束后冷却至室温后即可得到表面具有摩尔超晶格结构的二氧化钼晶体。

其中，所述设定温度不小于400℃。

其中，所述硫蒸气是通过通入含硫气体实现的；和/或所述硫蒸气是通过放置在密闭反应容器中的含硫化合物升华产生的。