[发明专利]一种过渡族元素掺杂的室温铁磁性二维材料及制备方法

摘要

本发明公开了一种过渡族元素掺杂的室温铁磁性二维材料及制备方法，该方法可以实现Fe元素均匀掺杂的二维V0.8Fe0.2Se2纳米片的制备。该制备方法包括两步：第一步用化学气相输运方法制备V0.8Fe0.2Se2块体单晶，第二步用液相剥离法将块体V0.8Fe0.2Se2单晶减薄为二维V0.8Fe0.2Se2纳米片。未掺杂的VSe2块体材料没有磁性，掺杂后的二维V0.8Fe0.2Se2纳米片具有室温铁磁性。具体步骤包括：1）称量符合摩尔比的元素单质密封在石英管的一端；2）通过化学气相输运生长块体V0.8Fe0.2Se2单晶；3）用甲酰胺溶剂，采用液相剥离法将块体V0.8Fe0.2Se2单晶减薄为二维V0.8Fe0.2Se2纳米片。4）通过离心收集溶液中剥离的二维V0.8Fe0.2Se2纳米片。本发明制备的二维V0.8Fe0.2Se2纳米片掺杂均匀，具有室温铁磁性，在高性能自旋电子器件领域有广泛的应用前景。

主权项

1.一种过渡族元素掺杂的室温铁磁性二维材料制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1）用化学气相输运方法制备V_0.8Fe_0.2Se₂块体单晶称量摩尔比为4:1:10的钒、铁、硒粉末单质，用药匙送到石英管的反应端，并抽真空密封；石英管的另一端为V_0.8Fe_0.2Se₂块体单晶的生长端；首先将密封的石英管进行逆向输运，使石英管的生长端位于管式炉的中心，石英管的反应端距离管式炉口4‑5厘米，以20‑60℃/小时的速度升温到750‑850℃，保温5‑10小时，然后随炉冷却；石英管的生长端和反应端的温度差为50‑120℃，清洁石英管的生长端；调换石英管的方向进行正向输运，使石英管的反应端位于管式炉的中心，石英管的生长端距离管式炉口4‑5厘米，以1‑10℃/分钟的速度升温到750‑850℃，保温7‑14天，然后随炉冷却；在石英管的生长端得到V_0.8Fe_0.2Se₂块体单晶；2）用液相剥离法将块体V_0.8Fe_0.2Se₂单晶减薄为二维V_0.8Fe_0.2Se₂纳米片将生长的块体V_0.8Fe_0.2Se₂单晶从石英管中取出，破碎成V_0.8Fe_0.2Se₂颗粒；将V_0.8Fe_0.2Se₂颗粒与甲酰胺溶液混合，在冰水混合浴条件下，通过超声将甲酰胺溶液中的V_0.8Fe_0.2Se₂颗粒剥离成二维V_0.8Fe_0.2Se₂纳米片，将含有二维V_0.8Fe_0.2Se₂纳米片的混合物放到离心机中离心，先在2000‑3000转/分钟的转速下离心20‑30分钟，保留上清液；然后将上清液在8000‑10000转/分钟的转速下离心60‑90分钟，收集沉淀；将沉淀物在氮气或者氩气的惰性气氛中干燥，得到二维V_0.8Fe_0.2Se₂纳米片，即所述的过渡族元素掺杂的室温铁磁性二维材料V_0.8Fe_0.2Se₂；其中，所述V_0.8Fe_0.2Se₂颗粒与无水甲酰胺的混合比例为1‑10毫克/毫升。