【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种二维碲化铜纳米片及其制备方法和应用，属于电子器件领域。
技术介绍
1、基于二维(2d)材料的电子器件由于其独特的结构和优异的电学特性而成为研究的焦点之一。这些2d材料，包括半金属石墨烯、半导体黑磷、过渡金属硫族属化物(tmc)、绝缘体六方氮化硼，以及它们的各种异质结构，都显示出广泛的带隙值分布。2d材料如此独特的结构特征赋予了它们各种非传统的物理、化学、光学、电子和磁性。由于其不寻常的性质，如电子、光电子学、催化、储能、太阳能电池、生物医学、传感器、环境等，2d材料已被证明是众多潜在应用中最有希望的候选材料之一。
2、铜硫属化合物是一类具有独特晶体结构、高导电性和地球储量丰富的材料，被认为是下一代绿色电子器件的潜在候选材料。作为tmc材料的重要成员，地球储量丰富的铜硫属化合物是一类低成本、无毒、化学稳定和高导电性的材料，已广泛用于许多绿色能源设备，如薄膜太阳能电池、光热转换、锂离子电池和热电设备。其中，cu2te是一种范德华层状结构，具有高电子迁移率，被预测为是一种新型拓扑绝缘体。然而2d cu2te却很少被研究，其合成方法和电学性能的研究更是鲜有报道，其难点在于碲化铜的晶体相较多且复杂，很大程度上影响着碲化铜的生长及其器件的制备。因此，迫切需要开发高效可控的方法来合成二维cu2te。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本申请通过控制生长温度，用化学气相沉积的方法在云母衬底上成功地合成了四方相和/或六方相的cu2te纳米片。合成的四方相cu2te纳米片为
2、根据本申请的一个方面，提供了一种二维碲化铜纳米片的相控生长方法，包括以下步骤：
3、在载气的流通方向上，将碲源、铜源和衬底依次置于化学气相沉积系统的上游、中间和下游，通过程序升温进行反应，得到二维碲化铜纳米片；
4、其中程序升温的条件为：在10～30min的升温时间内从室温升至目标温度，保温；
5、当目标温度为520～560℃时，得到的二维碲化铜纳米片以四方相为主；
6、当目标温度为560～600℃时，得到的二维碲化铜纳米片以六方相为主。
7、在本申请中化学气相沉积系统有单温区管式炉和2英寸的石英管组成。所述铜源和碲源均置于瓷舟中。
8、可选地，所述保温的时间为5～20min。
9、可选地，所述保温时间选自5min、10min、15min、20min中的任意值或两值之间的范围值。
10、可选地，所述载体为氩气和氢气的混合气体。
11、可选地，所述氩气与氢气的流速比为10～5:1
12、可选地，所述氩气的流速为50～150sccm，所述氢气的流速为10～25sccm。
13、可选地，所述铜源置于所述化学气相沉积系统的管式炉中央；
14、所述碲源置于距铜源5～10cm的上游位置；
15、所述衬底置于距铜源3～5cm的下游位置。
16、在本申请中物料的位置放置不同，由于前驱体浓度的分布变化，生成其他杂质相。
17、可选地，所述铜源选自cucl2；
18、所述碲源选自碲粉；
19、所述衬底选自云母。
20、可选地，所述铜源与碲源的质量比为1～6：10～30。
21、可选地，所述铜源与碲源的质量比选自1:10、2:15、3:20、4:25、5:27、6:30中的任意比值或两比值之间的范围值。
22、可选地，在进行程序升温之前，对化学气相沉积系统进行抽真空和氩气冲洗；
23、所述氩气冲洗的氩气流速为800～1500sccm。
24、可选地，所述氩气冲洗的次数为3～5次。
25、本申请中通过抽真空和氩气冲洗去除管内的氧气和水蒸气。
26、根据本申请的另一个方面，提供了一种基于相控生长方法得到的二维碲化铜纳米片，所述四方相二维碲化铜纳米片的面内呈周期性排列范德华超晶格的结构；
27、所述六方相二维碲化铜纳米片为单晶结构。
28、可选地，所述四方相二维碲化铜纳米片的厚度为37.3～200nm；
29、所述六方相二维碲化铜纳米片的厚度为3.5～50nm。
30、根据本申请的又一个方面，提供了一种基于相控生长方法得到的二维碲化铜纳米片在场效应晶体管中的应用。
31、可选地，所述场效应晶体管的制备方法包括如下步骤：
32、通过聚丙乙烯转移溶液将二维碲化铜纳米片转移至基板上，通过电子书曝光技术在所述二维碲化铜纳米片制备电极图案，再通过电子束蒸发技术制备金属电极，得到场效应晶体管。
33、可选地，当二维碲化铜纳米片为四方相时，所述场效应晶体管的各向异性的电导率比值为55～78；
34、当二维碲化铜纳米片为六方相时，所述场效应晶体管的迁移率为780～1533cm2 v-1s-1。
35、在本申请中二维碲化铜纳米片的具体制备方法如下：
36、首先，用电子天平称取15mg cucl2粉末于瓷舟中，放置在管式炉中央，然后称取100mg高纯碲粉于瓷舟中，置于管式炉上游离cucl2粉末5cm左右，取新剥离的云母作为衬底，置于cucl2下游3cm处。用真空机械泵将管内抽置真空，然后以1000sccm氩气冲洗，重复3次，以保证管内的氧气及水蒸气去除。生长过程中在大气压下进行，以100sccm ar和10sccmh2作为载气。然后设置程序升温，15分钟内由室温升至生长温度520-600℃，并保持10min。生长结束后，将cvd系统自然冷却到室温。
37、场效应晶体管的具体制备方法如下：
38、步骤一：将13g ps颗粒溶解在100ml甲苯中来制备ps转移溶液。将带有样品的云母用配好的ps转移溶液旋涂覆盖(60秒内3500rpm)，然后在80℃下烘烤5min。然后用剪刀剪断边缘并将处理过的云母浸入水中。将带有cu2te纳米片的漂浮的ps薄膜用带有金标记的sio2/si衬底捞起，并在60℃的加热台上干燥。将干燥后带有样品的目标衬底浸入甲苯中12小时以去除ps。
39、步骤二：将上述制备的载有cu2te纳米片的sio2/si衬底通过标准电子束光刻技术制作器件的电极图案。
40、首先，在sio2/si衬底上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯(pmma光刻胶)，旋涂参数为转速2800rpm，时间为40s，并在180℃的加热台上坚膜5min。其次，通过电子束曝光设备在光刻胶上刻画电极图案，并通过显影液和定影液进行显影定影。
41、步骤三：通本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种二维碲化铜纳米片的相控生长方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的相控生长方法，其特征在于，所述保温的时间为5～20min。
3.根据权利要求1所述的相控生长方法，其特征在于，所述载体为氩气和氢气的混合气体；
4.根据权利要求1所述的相控生长方法，其特征在于，所述铜源置于所述化学气相沉积系统的管式炉中央；
5.根据权利要求1所述的相控生长方法，其特征在于，所述铜源选自CuCl2；
6.根据权利要求1所述的相控生长方法，其特征在于，在进行程序升温之前，对化学气相沉积系统进行抽真空和氩气冲洗；
7.一种根据权利要求1至6任意一项所述的相控生长方法得到的二维碲化铜纳米片，其特征在于，所述四方相二维碲化铜纳米片的面内呈周期性排列范德华超晶格的结构；
8.根据权利要求7所述的二维碲化铜纳米片，其特征在于，所述四方相二维碲化铜纳米片的厚度为37.3～200nm；
9.一种权利要求7或8任意一项所述的二维碲化铜纳米片在场效应晶体管中的应用。
10.根据权利要求9
...【技术特征摘要】
1.一种二维碲化铜纳米片的相控生长方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的相控生长方法，其特征在于，所述保温的时间为5～20min。
3.根据权利要求1所述的相控生长方法，其特征在于，所述载体为氩气和氢气的混合气体；
4.根据权利要求1所述的相控生长方法，其特征在于，所述铜源置于所述化学气相沉积系统的管式炉中央；
5.根据权利要求1所述的相控生长方法，其特征在于，所述铜源选自cucl2；
6.根据权利要求1所述的相控生长方法，其特征在于，在进行程序...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，孙发鹏，洪文婷，何绪，蔡倩，
申请(专利权)人：闽都创新实验室，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。