一種利用溫度搖擺生長大尺寸二維材料單晶的方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種利用溫度搖擺生長大尺寸二維材料單晶的方法。在二維材料生長的過程中，采用左、中、右三個溫區(qū)控制生長溫度，在恒溫生長過程中，中間溫區(qū)保持一個恒定的溫度，而左、右兩個溫區(qū)溫度在中間溫區(qū)溫度上下擺動，從而實現(xiàn)大尺寸二維材料的生長。
【專利說明】
一種利用溫度搖擺生長大尺寸二維材料單晶的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及到一種利用溫度搖擺生長大尺寸二維材料單晶的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二維材料包括石墨烯、黑磷、二硫化鉬、二砸化鉬、二硫化鎢、氮化硼等。其中一些材料的原材料，例如鱗片石墨、輝鉬礦等在自然界有天然存在的晶體，但是大部分的二維材料，都需要通過人工合成。在二維材料塊材的制備方法中，最常用的是化學(xué)氣相輸運法，即通過加熱等條件使物質(zhì)的多晶生成氣體，通過輸運至溫度較低的位置在在生成單晶固體材料的生長方法。在化學(xué)氣相輸運的過程中，一般是將需要生長物質(zhì)的多晶粉末和輸運劑一起封在容器中，抽真空并密封。然后放入有兩個可以獨立控制溫度溫區(qū)的管式爐，利用兩個溫區(qū)之間的溫差來實現(xiàn)氣相傳輸?shù)倪^程。在恒溫一段時間后，可以在容器的一端生長出二維材料單晶。其優(yōu)點是設(shè)備簡單、過程安全可控，并且生長出來的單晶純度高，但同時也存在一個很大的問題一一轉(zhuǎn)化效率較低，生長出的二維材料單晶尺寸都比較小，一般面積在30平方毫米以下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了提高二維材料單晶的生長效率，生長出大尺寸的二維材料單晶，提出了一種利用溫度搖擺生長大尺寸二維材料單晶的方法。通過三個溫區(qū)之間的溫度搖擺，可以在較短時間內(nèi)實現(xiàn)大尺寸二維材料單晶的生長。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:在二維材料生長的過程中，采用左、中、右三個溫區(qū)控制生長溫度，在恒溫生長過程中，中間溫區(qū)保持一個恒定的溫度，而左、右兩個溫區(qū)溫度在中間溫區(qū)溫度上下擺動，從而實現(xiàn)大尺寸二維材料的生長。
【附圖說明】:
[0005]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明:
圖1是本發(fā)明所使用的二維材料生長用三溫區(qū)爐及封閉石英管擺放示意圖。其中，I為封閉石英管；2為三溫區(qū)爐；3為三溫區(qū)爐左溫區(qū)；4為三溫區(qū)爐中間溫區(qū)；5為三溫區(qū)爐右溫區(qū)。
[0006]【具體實施方式】:
將所需生長物質(zhì)的多晶粉末和輸運劑一起，封入石英管，石英管的長度等于左右兩溫區(qū)之間的距離。將三溫區(qū)爐緩慢升溫至生長溫度后，通過溫度搖擺法生長二維材料單晶。
[0007]實施例:
1、將500mg二硫化鎢多晶粉末和80mg輸運劑四氯化碲粉末封入一段長度約50cm的石英管中。
[0008]2、將封好的石英管放入三溫區(qū)爐中，讓石英管的兩端分別于爐子左右溫區(qū)的熱電偶對齊。
[0009]3、通過4小時將三個溫區(qū)緩慢升溫至1000°C。
[0010]4、通過I小時，將左溫區(qū)溫度降至980°C，右溫區(qū)溫度升至1020°C，中間溫區(qū)溫度保持1000°C不變。
[0011]5、通過I小時，將左溫區(qū)溫度升至1020°C，右溫區(qū)溫度降至980°C，中間溫區(qū)溫度保持1000°C不變。
[0012]6、重復(fù)步驟4、步驟5在溫度搖擺條件下進(jìn)行晶體生長，約120小時后停止晶體生長，并用4小時將三個溫區(qū)的溫度同時降至室溫，即可在石英管的中間位置得到大尺寸的二硫化鶴單晶D
【主權(quán)項】
1.一種利用溫度搖擺生長大尺寸二維材料單晶的方法，其特征在于生長過程中使用三溫區(qū)溫度的變化來實現(xiàn)大尺寸二維材料單晶的生長。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用溫度搖擺生長大尺寸二維材料單晶的方法，其特征在于生長過程中中間溫區(qū)溫度恒定為材料單晶的生長溫度，左、右溫區(qū)溫度在材料單晶生長溫度上下擺動。
【文檔編號】C30B11/00GK105926030SQ201610287838
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月4日
【發(fā)明人】邱俊, 陸美勝
【申請人】南京安京太赫光電技術(shù)有限公司