CN110335819B - 一种二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法 - Google Patents
一种二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110335819B CN110335819B CN201910557744.6A CN201910557744A CN110335819B CN 110335819 B CN110335819 B CN 110335819B CN 201910557744 A CN201910557744 A CN 201910557744A CN 110335819 B CN110335819 B CN 110335819B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- substrate
- dimensional
- transition metal
- metal chalcogenide
- sio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 64
- -1 transition metal chalcogenide Chemical class 0.000 title claims abstract description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 230000010287 polarization Effects 0.000 title claims abstract description 31
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 193
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims abstract description 58
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 38
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 25
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims abstract description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 87
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 54
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 48
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 48
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 48
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 48
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 48
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 44
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten trioxide Chemical compound O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 37
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 claims description 36
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 34
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 claims description 34
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 29
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 claims description 27
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 27
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 22
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 18
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 16
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 16
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 claims description 16
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 15
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 14
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910019918 CrB2 Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 11
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 11
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 9
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 9
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N tungsten disulfide Chemical group S=[W]=S ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011669 selenium Substances 0.000 claims description 6
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims 1
- XZWYZXLIPXDOLR-UHFFFAOYSA-N metformin Chemical compound CN(C)C(=N)NC(N)=N XZWYZXLIPXDOLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 31
- 239000010408 film Substances 0.000 description 28
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 18
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 description 15
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 14
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 12
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 10
- 229910003090 WSe2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 7
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 239000002885 antiferromagnetic material Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 241000544076 Whipplea modesta Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000000861 blow drying Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
- C23C14/083—Oxides of refractory metals or yttrium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66969—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies not comprising group 14 or group 13/15 materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66984—Devices using spin polarized carriers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于二维单层过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，包括如下步骤：(1)采用化学气相沉积法在基底上生长二维单层过渡金属硫族化合物；(2)采用机械剥离法制备二维铁磁金属；(3)通过对准转移平台，将二维铁磁金属，对准转移到二维单层过渡金属硫族化合物上，形成二维单层过渡金属硫族化合物－二维铁磁金属异质结构；本发明使用二维铁磁金属材料与二维单层过渡金属硫族化合物形成异质结构，可以充分发挥二维材料的柔性、原子级薄厚度特点，有效避免了传统铁磁金属材料与二维材料形成的三维－二维异质结构而破坏二维材料本身特性的问题，可应用于超薄微型化和柔性自旋电子和能谷电子器件等的开发研究。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于二维单层过渡金属硫族化合物材料与二维铁磁金属异质结的能谷极化特性调控方法。
背景技术
随着科学技术的进步，基于电子的电荷和自旋两个内禀自由度操控的电子技术和结合磁学与微电子学的自旋电子学得到了广泛的发展。近年来，随着二维材料的兴起，科学家对特殊对称性晶体材料中将布洛赫电子的能谷作为自由度的研究产生了浓厚的兴趣。单层石墨烯具有六方晶体结构，其布里渊区费米面上的两个不等价的狄拉克锥点即K和K＇，通过时间反演对称性相互联系。美国德州大学的牛谦小组从理论上提出通过打破石墨烯的反演对称性，两个狄拉克锥处出现带隙，将会出现量子输运行为和能谷圆偏振光二色性选择吸收性，实现能谷极化及其测量。然而，在石墨烯中，可控的交错晶格势在实验室上是极难实现的，打破石墨烯的晶格对称性具有巨大的挑战。
过渡金属硫族化合物与石墨烯类似，层内依据强力共价键相互连接，层与层之间通过弱范德华力相互连接，其带隙随着层数减少而逐渐增大，单层时转变为直接带隙，且这些直接带隙交替分布在布里渊区六个角落上的不等价能谷K和K‘处。此外，单层过渡金属硫族化合物具有和石墨烯类似的蜂窝状晶格，空间反演对称性破缺。因此，它们是研究能谷电子学的理想天然材料。由于过渡金属原子d轨道的强自旋轨道耦合，K和K’能谷上的价带存在较大的自旋劈裂，约0.1－0.4eV；另一方面，由于时间反演对称性决定了不等价的K和K’能谷上的自旋劈裂必然相反。这种自旋－能谷耦合的物理机制使得不同能谷(K/K’)的带间光学跃迁可以被不同偏振(左旋/右旋)的光子激发。通过控制激发光源的圆偏振性，可以实现稳定的能谷极化控制以及对自旋和能谷自由度的交互调控。
通过对能谷极化的稳定控制，利用能谷自由度作为信息载体，可以实现一种新的信息编码方式，例如：可以把两种不同的能谷K和K’分别对应两种逻辑状态“0”和“1”来进行数据的存储。与传统的电子元件相比，这种通过调控能谷自由度以设计并实现相关功能的器件，具有信息不易丢失、处理速度快、功耗低、集成度高等优点。再结合材料本身的电学和光学特性，可以实现把存储、逻辑以及通信等功能高度集成起来的基于电子能谷自由度的新型多功能量子器件。虽然已有报道通过MnO、CoO等传统反铁磁材料来实现对单层过渡金属硫族化合物的能谷极化特性进行调控，但是因为这些传统反铁磁材料为体材料，与单层过渡金属硫族化合物形成的异质结不能充分发挥二维材料本身原子级厚度和可弯曲的优异性能。
发明内容
为了充分发挥二维材料在能谷极化特性调控中的优异性能，本发明提供了一种利用二维单层过渡金属硫族化合物与二维铁磁金属耦合杂化形成的异质结构进行能谷极化特性调控的新方法，采用化学气相沉积法生长二维单层过渡金属硫族化合物材料，机械剥离法产生二维铁磁金属，利用近邻磁矩耦合效应，通过调整异质结堆垛方式对能谷极化进行调控。
本发明采用的技术方案是：
一种二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，包括如下步骤：
(1)采用化学气相沉积法在基底上生长二维单层过渡金属硫族化合物；
(2)采用机械剥离法制备二维铁磁金属；
(3)通过对准转移平台，将二维铁磁金属，对准转移到二维单层过渡金属硫族化合物上，形成二维单层过渡金属硫族化合物－二维铁磁金属异质结构；通过对准转移时的角度控制，实现二维单层过渡金属硫族化合物与二维铁磁金属之间不同的堆垛方式，以调控二维单层过渡金属硫族化合物的能谷极化特性。
优选地，所述的过渡金属硫族化合物分子式为MX2，M＝Mo或W，X＝S或Se。
优选地，所述的过渡金属硫族化合物为二硫化钨，步骤(1)具体是：使用三氧化钨与硫粉作为化学气相沉积反应源，将基底倒扣在置于反应室腔正中间存放三氧化钨的石英舟上，硫粉置于石英舟中放在反应腔室上风口处，控制反应温度和反应时间，在基底上生长沉积，形成二硫化钨薄膜。
优选地，所述的基底为SiO2/Si基底。
优选地，所述的基底采用如下方法制备：将SiO2/Si基底用大量去离子水冲洗，先后放入丙酮溶液、无水乙醇溶液和去离子水溶液中超声清洗5～10min，三次清洗完成取出基底，使用惰性气体吹干。
优选地，所述的惰性气体为氮气。
优选地，步骤(2)具体是：使用思高透明胶带从铁磁金属晶体上剥离下二维铁磁金属，将胶带反复对粘5～8次，得到二维铁磁金属薄层；接着将其粘到已粘附有PDMS的干净载玻片上，轻微挤压3～5下后揭掉胶带。
优选地，所述的铁磁金属为MnB2或FeB2或CrB2。
优选地，步骤(3)具体是：将已生长有单层二维过渡金属硫族化合物的SiO2/Si基片放置于对准转移平台载物台上，通过对准转移台，将得到的二维铁磁金属薄层/PDMS/载玻片贴附到单层二维过渡金属硫族化合物上，挤压掉中间的空气，使二维铁磁金属薄层和单层二维过渡金属硫族化合物完全粘贴保持10～20min；将样品放置加热台上，在60～80℃下加热10～30min后，用镊子轻力撬下SiO2/Si基片，使异质结与PDMS/载玻片脱离而黏附在SiO2/Si基片上；通过对准转移平台粘附时的角度和位置控制，可得到不同堆垛方式的二维单层过渡金属硫族化合物－二维铁磁金属异质结构。
为了更好地生长出表面均匀一致，连续性好的二维单层过渡金属硫族化合物薄膜，以得到二维单层过渡金属硫族化合物－二维铁磁金属异质结构，优选地，步骤(1)具体是：
(a)首先将SiO2/Si基底用去离子水进行清洗，然后在丙酮溶液中超声清洗5～10min，取出基底在放入无水乙醇溶液中超声清洗5～10min，再次取出基底放入去离子水中清洗5～10min，将清洗完成的SiO2/Si基底用氮气吹干；
(b)将SiO2/Si基底和三氧化钨或三氧化钼靶材源材料分别放入热蒸发镀膜仪腔室内的载物架上和坩埚内，使用抽真空系统将腔室抽真空至10－4Pa，加热坩埚中的靶材源材料，使其分子从表面逸出形成蒸汽流沉积到SiO2/Si基底表面，形成1～5nm厚的原材料薄膜；
(c)使用抽真空系统将管式反应炉抽真空至10－2Torr，并用200sccm的氩气吹扫至常压状态，将已经蒸镀了0.5～10nm厚的源材料薄膜/SiO2/Si基底放入石英舟中并置于管式炉反应腔室的加热区正中心，然后将生长二维材料用的SiO2/Si基底倒扣在此基底上方，保持两者间距小于1mm；
(d)称取200mg硫粉或硒粉放入石英舟中并放置在反应腔室的上风口处，与(c)中石英舟之间的距离保持在10～20cm之间；
(e)通过加热线圈使管式炉反应腔室中心区域的温度保持在600～950℃之间，硫或硒源的温度保持在150～300℃之间；保持氩气气流量在10～150sccm之间，生长时间为5～60min；生长完成之后，关闭加热线圈，在氩气环境中自然降温至室温，取出样品。
本发明的有益效果是：
1、本发明使用二维铁磁金属材料与二维单层过渡金属硫族化合物形成异质结构，可以充分发挥二维材料的柔性、原子级薄厚度特点，有效避免了传统铁磁金属材料与二维材料形成的三维－二维异质结构而破坏二维材料本身特性的问题，可应用于超薄微型化和柔性自旋电子和能谷电子器件等的开发研究；
2、本发明可以通过二维铁磁金属材料－二维单层过渡金属硫族化合物异质结的不同堆垛方式，调控K和K‘能谷的劈裂能量；
3、本发明所采用的机械剥离法成本低、操作简便，化学气相沉积法具有可控性好、生长单层二维过渡金属硫族化合物薄膜均匀一致的优点。
附图说明
图1是二维铁磁金属材料－二维单层过渡金属硫族化合物异质结的六种典型堆垛示意图；
图2是二维铁磁金属材料－二维单层过渡金属硫族化合物异质结的六种典型堆垛实现方式示意图；
图3是考虑自旋轨道耦合时，六种典型堆垛二维铁磁金属材料－二维单层过渡金属硫族化合物异质结中二维单层过渡金属硫族化合物的自旋投影能带图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但是本发明所要保护的范围并不限于此。
实施例1
一种二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，包括如下步骤：
(1)首先制备MnB2－WS2异质结构中的单层WS2材料：
将管式炉反应腔室抽真空至10－2Torr，用200sccm氩气吹扫至恢复常压状态。
准备两块SiO2/Si基底A和B，将两块SiO2/Si基底用大量去离子水冲洗，放入丙酮溶液中超声清洗8min，取出基底，放入无水乙醇溶液中超声清洗8min，再次取出基底，放入去离子水中超声清洗8min，将清洗好的基底用惰性气体氮气吹干。
将SiO2/Si基底A放入热蒸发镀膜仪腔室内的载物架上，三氧化钨粉末放入热蒸发镀膜仪腔室内的坩埚内，使用抽真空系统将腔室抽真空至10－4Pa，加热坩埚中的三氧化钨粉末，使其分子从表面汽化逸出，形成蒸汽流，沉积到SiO2/Si基底A表面，形成5nm厚的均匀三氧化钨薄膜。
将已经蒸镀了5nm厚三氧化钨薄膜的SiO2/Si基底A放在石英舟中并置于管式炉反应腔室的加热区正中央，然后将SiO2/Si基底B倒扣在A基底上方，保持两者间距小于1mm。
称取200mg硫粉放入石英舟中，放置在反应腔室的上风口处，保持与钨源之间的距离为15cm。
通过管式炉反应腔室的加热线圈保持钨源的温度为900℃，硫源温度为200℃。保持通入的氩气气流在100sccm，生长时间为30min。生长完成之后关闭加热线圈并在氩气氛围中自然降温至室温，取出样品，得到单层WS2材料。
(2)然后制备MnB2－WS2异质结构中的MnB2材料：
使用镊子夹取10cm长度的思高透明胶带贴附在MnB2晶体表面，轻轻压实，使胶带和MnB2紧紧贴附后慢慢撕下。然后将胶带两端对折，使MnB2薄片夹在胶带具有粘性一侧的中间，轻轻压实后慢慢撕下。如此反复剥离6次，胶带上就附有了MnB2薄片。接着将其粘到已粘附有PDMS的干净载玻片上，轻微挤压5下后揭掉胶带，得到MnB2薄片/PDMS/载玻片。
(3)最后将已生长有单层WS2的SiO2/Si基片放置于对准转移平台载物台上，通过对准转移平台缓慢降低MnB2/PDMS/载玻片高度并控制其位置和角度，将其贴附到WS2/SiO2/Si基片上且挤压掉中间的空气，使MnB2和WS2完全贴附保持15min后，将样品放置加热台上，在70℃下加热20min后，用镊子轻力撬下SiO2/Si基片，使异质结与PDMS/载玻片脱离而黏附在SiO2/Si基片上，得到MnB2－WS2异质结构。
参照图1和图2，以边长为d的正三角形样品为例，材料1为二维单层过渡金属硫族化合物，材料2为二维铁磁金属。在用对准转移平台将材料2转移到材料1的过程中，两种材料0°对准堆叠后可实现堆垛1；材料2相对材料1向上平移d/12，再向右平移d/6，最后逆时针旋转60°，对准堆叠后可实现堆垛2；材料2相对材料1逆时针旋转60°，对准堆叠后可实现堆垛3；材料2相对材料1向右平移d/12，再向下平移d/12，对准堆叠后可实现堆垛4；材料2相对材料1向左平移d/12，再向上平移d/12，对准堆叠后可实现堆垛5；材料2相对材料1向右平移d/12，再向下平移d/12，最后逆时针旋转60°，对准堆叠后可实现堆垛6。
参照图3，通过六种典型堆垛的二维铁磁金属材料－二维单层过渡金属硫族化合物异质结构造，二维单层过渡金属硫族化合物在K和K‘能谷的价带劈裂能量分别能在115.5～560.0meV和112.3～559.0meV范围内实现调控，同时分裂后的第一和第二价带的能谷分裂差异能在21.3～253.0meV和20.8～194.3meV范围内实现调控。
本实施例中所采用的钨源与硫源纯度均在99.9％以上，选用的SiO2/Si基底表面平整且氧化层厚度为285nm。
实施例2
一种二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，包括如下步骤：
(1)首先制备FeB2－WS2异质结构中的WS2单层材料：
将管式炉反应腔室抽真空至10－2Torr，用200sccm氩气吹扫至恢复常压状态。
准备两块SiO2/Si基底A和B，将两块SiO2/Si基底用大量去离子水冲洗，放入丙酮溶液中超声清洗8min，取出基底，放入无水乙醇溶液中超声清洗8min，再次取出基底，放入去离子水中超声清洗8min，将清洗好的基底用惰性气体氮气吹干。
将SiO2/Si基底A放入热蒸发镀膜仪腔室内的载物架上，三氧化钨粉末放入热蒸发镀膜仪腔室内的坩埚内，使用抽真空系统将腔室抽真空至10－4Pa，加热坩埚中的三氧化钨粉末，使其分子从表面汽化逸出，形成蒸汽流，沉积到SiO2/Si基底A表面，形成5nm厚的均匀三氧化钨薄膜。
将已经蒸镀了5nm厚三氧化钨薄膜的SiO2/Si基底A放在石英舟中并置于管式炉反应腔室的加热区正中央，然后将SiO2/Si基底B倒扣在A基底上方，保持两者间距小于1mm。
称取200mg硫粉放入石英舟中，放置在反应腔室的上风口处，保持与钨源之间的距离为15cm。
通过管式炉反应腔室的加热线圈保持钨源的温度为900℃，硫源温度为200℃。保持通入的氩气气流在100sccm，生长时间为30min，生长完成之后关闭加热线圈并在氩气氛围中自然降温至室温，取出样品，得到单层WS2材料。
(2)然后制备FeB2－WS2异质结构中的FeB2材料：
使用镊子夹取10cm长度的思高透明胶带贴附在FeB2晶体表面，轻轻压实，使胶带和FeB2紧紧贴附后慢慢撕下。然后将胶带两端对折，使FeB2薄片夹在胶带具有粘性一侧的中间，轻轻压实后慢慢撕下。如此反复剥离6次，胶带上就附有了FeB2薄片。接着将其粘到已粘附有PDMS的干净载玻片上，轻微挤压5下后揭掉胶带，得到FeB2薄片/PDMS/载玻片。
(3)最后将已生长有单层WS2的SiO2/Si基片放置于对准转移平台载物台上，通过对准转移平台缓慢降低FeB2/PDMS/载玻片高度并控制其位置和角度，将其贴附到WS2/SiO2/Si基片上且挤压掉中间的空气，使FeB2和WS2完全贴附保持15min后，将样品放置加热台上，在70℃下加热20min后，用镊子轻力撬下SiO2/Si基片，使异质结与PDMS/载玻片脱离而黏附在SiO2/Si基片上，得到FeB2－WS2异质结构。
本实施例中所采用的钨源与硫源纯度均在99.9％以上，选用的SiO2/Si基底表面平整且氧化层厚度为285nm。
实施例3
一种二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，包括如下步骤：
(1)首先制备CrB2－WS2异质结构中的WS2单层材料：
将管式炉反应腔室抽真空至10－2Torr，用200sccm氩气吹扫至恢复常压状态。
准备两块SiO2/Si基底A和B，将两块SiO2/Si基底用大量去离子水冲洗，放入丙酮溶液中超声清洗8min，取出基底，放入无水乙醇溶液中超声清洗8min，再次取出基底，放入去离子水中超声清洗8min，将清洗好的基底用惰性气体氮气吹干。
将SiO2/Si基底A放入热蒸发镀膜仪腔室内的载物架上，三氧化钨粉末放入热蒸发镀膜仪腔室内的坩埚内，使用抽真空系统将腔室抽真空至10－4Pa，加热坩埚中的三氧化钨粉末，使其分子从表面汽化逸出，形成蒸汽流，沉积到SiO2/Si基底A表面，形成5nm厚的均匀三氧化钨薄膜。
将已经蒸镀了5nm厚三氧化钨薄膜的SiO2/Si基底A放在石英舟中并置于管式炉反应腔室的加热区正中央，然后将SiO2/Si基底B倒扣在A基底上方，保持两者间距小于1mm。
称取200mg硫粉放入石英舟中，放置在反应腔室的上风口处，保持与钨源之间的距离为15cm。
通过管式炉反应腔室的加热线圈保持钨源的温度为900℃，硫源温度为200℃。保持通入的氩气气流在100sccm，生长时间为30min，生长完成之后关闭加热线圈并在氩气氛围中自然降温至室温，取出样品，得到单层WS2材料。
(2)然后制备CrB2－WS2异质结构中的CrB2材料：
使用镊子夹取10cm长度的思高透明胶带贴附在CrB2晶体表面，轻轻压实，使胶带和CrB2紧紧贴附后慢慢撕下。然后将胶带两端对折，使CrB2薄片夹在胶带具有粘性一侧的中间，轻轻压实后慢慢撕下。如此反复剥离6次，胶带上就附有了CrB2薄片。接着将其粘到已粘附有PDMS的干净载玻片上，轻微挤压5下后揭掉胶带，得到CrB2薄片/PDMS/载玻片。
(3)最后将已生长有WS2的SiO2/Si基片放置于对准转移平台载物台上，通过对准转移平台缓慢降低CrB2/PDMS/载玻片高度并控制其位置和角度，将其贴附到WS2/SiO2/Si基片上且挤压掉中间的空气，使CrB2和WS2完全贴附保持15min后，将样品放置加热台上，在70℃下加热20min后，用镊子轻力撬下SiO2/Si基片，使异质结与PDMS/载玻片脱离而黏附在SiO2/Si基片上，得到CrB2－WS2异质结构。
本实施例中所采用的钨源与硫源纯度均在99.9％以上，选用的SiO2/Si基底表面平整且氧化层厚度为285nm。
实施例4
一种二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，包括如下步骤：
(1)首先制备MnB2－MoS2异质结构中的MoS2单层材料：
将管式炉反应腔室抽真空至10－2Torr，用200sccm氩气吹扫至恢复常压状态。
准备两块SiO2/Si基底A和B，将两块SiO2/Si基底用大量去离子水冲洗，放入丙酮溶液中超声清洗8min，取出基底，放入无水乙醇溶液中超声清洗8min，再次取出基底，放入去离子水中超声清洗8min，将清洗好的基底用惰性气体氮气吹干。
将SiO2/Si基底A放入热蒸发镀膜仪腔室内的载物架上，三氧化钼粉末放入热蒸发镀膜仪腔室内的坩埚内，使用抽真空系统将腔室抽真空至10－4Pa，加热坩埚中的三氧化钼粉末，使其分子从表面汽化逸出，形成蒸汽流，沉积到SiO2/Si基底A表面，形成5nm厚的均匀三氧化钼薄膜。
将已经蒸镀了5nm厚三氧化钼薄膜的SiO2/Si基底A放在石英舟中并置于管式炉反应腔室的加热区正中央，然后将SiO2/Si基底B倒扣在A基底上方，保持两者间距小于1mm。
称取200mg硫粉放入石英舟中，放置在反应腔室的上风口处，保持与钼源之间的距离为18cm。
通过管式反应腔室的加热线圈保持钼源的温度为800℃，硫源温度为200℃。保持通入的氩气气流在100sccm，生长时间为30min，生长完成之后关闭加热线圈并在氩气氛围中自然降温至室温，取出样品，得到MoS2单层材料。
(2)然后制备MnB2－MoS2异质结构中的MnB2材料：
使用镊子夹取10cm长度的思高透明胶带贴附在MnB2晶体表面，轻轻压实，使胶带和MnB2紧紧贴附后慢慢撕下。然后将胶带两端对折，使MnB2薄片夹在胶带具有粘性一侧的中间，轻轻压实后慢慢撕下。如此反复剥离6次，胶带上就附有了MnB2薄片。接着将其粘到已粘附有PDMS的干净载玻片上，轻微挤压5下后揭掉胶带，得到MnB2薄片/PDMS/载玻片。
(3)最后将已生长有MoS2的SiO2/Si基片放置于对准转移平台载物台上，通过对准转移平台缓慢降低MnB2/PDMS/载玻片高度并控制其位置和角度，将其贴附到MoS2/SiO2/Si基片上且挤压掉中间的空气，使MnB2和WS2完全贴附保持15min后，将样品放置加热台上，在75℃下加热20min后，用镊子轻力撬下SiO2/Si基片，使异质结与PDMS/载玻片脱离而黏附在SiO2/Si基片上，得到MnB2－MoS2异质结构。
本实施例中所采用的钼源与硫源纯度均在99.9％以上，选用的SiO2/Si基底表面平整且氧化层厚度为285nm。
实施例5
一种二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，包括如下步骤：
(1)首先制备FeB2－MoS2异质结构中的MoS2薄膜材料：
将管式炉反应腔室抽真空至10－2Torr，用200sccm氩气吹扫至恢复常压状态。
准备两块SiO2/Si基底A和B，将两块SiO2/Si基底用大量去离子水冲洗，放入丙酮溶液中超声清洗8min，取出基底，放入无水乙醇溶液中超声清洗8min，再次取出基底，放入去离子水中超声清洗8min，将清洗好的基底用惰性气体氮气吹干。
将SiO2/Si基底A放入热蒸发镀膜仪腔室内的载物架上，三氧化钼粉末放入热蒸发镀膜仪腔室内的坩埚内，使用抽真空系统将腔室抽真空至10－4Pa，加热坩埚中的三氧化钼粉末，使其分子从表面汽化逸出，形成蒸汽流，沉积到SiO2/Si基底A表面，形成5nm厚度的均匀三氧化钼薄膜。
将已经蒸镀了5nm厚度三氧化钼薄膜的SiO2/Si基底A放在石英舟中并置于管式炉反应腔室的加热区正中央，然后将SiO2/Si基底B倒扣在A基底上方，保持两者间距小于1mm。
称取200mg硫粉放入石英舟中，放置在反应腔室的上风口处，保持与钼源之间的距离为18cm。
通过管式炉反应腔室的加热线圈保持钼源的温度为800℃，硫源温度为200℃。保持通入的氩气气流在10sccm，生长时间为30min，生长完成之后关闭加热线圈并在氩气氛围中自然降温至室温，取出样品，得到MoS2单层材料。
(2)然后制备FeB2－MoS2异质结构中的FeB2材料：
使用镊子夹取10cm长度的思高透明胶带贴附在FeB2晶体表面，轻轻压实，使胶带和FeB2紧紧贴附后慢慢撕下。然后将胶带两端对折，使FeB2薄片夹在胶带具有粘性一侧的中间，轻轻压实后慢慢撕下。如此反复剥离6次。胶带上就附有了FeB2薄片。接着将其粘到已粘附有PDMS的干净载玻片上，轻微挤压5下后揭掉胶带，得到FeB2薄片/PDMS/载玻片。
(3)最后将已生长有MoS2的SiO2/Si基片放置于对准转移平台载物台上，通过对准转移平台缓慢降低FeB2/PDMS/载玻片高度并控制其位置和角度，将其贴附到MoS2/SiO2/Si基片上且挤压掉中间的空气，使FeB2和WS2完全贴附保持15min后，将样品放置加热台上，在70℃下加热20min后，用镊子轻力撬下SiO2/Si基片，使异质结与PDMS/载玻片脱离而黏附在SiO2/Si基片上，得到FeB2－MoS2异质结构。
本实施例中所采用的钼源与硫源纯度均在99.9％以上，选用的SiO2/Si基底表面平整且氧化层厚度为285nm。
实施例6
一种二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，包括如下步骤：
(1)首先制备CrB2－MoS2异质结构中的MoS2薄膜材料：
将管式炉反应腔室抽真空至10－2Torr，用200sccm氩气吹扫至恢复常压状态。
准备两块SiO2/Si基底A和B，将两块SiO2/Si基底用大量去离子水冲洗，放入丙酮溶液中超声清洗8min，取出基底，放入无水乙醇溶液中超声清洗8min，再次取出基底，放入去离子水中超声清洗8min，将清洗好的基底用惰性气体氮气吹干。
将SiO2/Si基底A放入热蒸发镀膜仪腔室内的载物架上，三氧化钼粉末放入热蒸发镀膜仪腔室内的坩埚内，使用抽真空系统将腔室抽真空至10－4Pa，加热坩埚中的三氧化钼粉末，使其分子从表面汽化逸出，形成蒸汽流，沉积到SiO2/Si基底A表面，形成5nm厚度的均匀三氧化钼薄膜。
将已经蒸镀了5nm厚度三氧化钼薄膜的SiO2/Si基底A放在石英舟中并置于管式炉反应腔室的加热区正中央，然后将SiO2/Si基底B倒扣在A基底上方，保持两者间距小于1mm。
称取200mg硫粉放入石英舟中，放置在反应腔室的上风口处，保持与钼源之间的距离为18cm。
通过管式炉反应腔室的加热线圈保持钼源的温度为800℃，硫源温度为200℃。保持通入的氩气气流在100sccm，生长时间为30min，生长完成之后关闭加热线圈并在氩气氛围中自然降温至室温，取出样品，得到MoS2单层材料。
(2)然后制备CrB2－MoS2异质结构中的Cr2B薄膜材料：
使用镊子夹取10cm长度的机械剥离法使用的特殊胶带贴附在CrB2晶体表面，轻轻压实，使胶带和CrB2紧紧贴附后慢慢撕下。然后将胶带两端对折，使CrB2薄片夹在胶带具有粘性一侧的中间，轻轻压实后慢慢撕下。如此反复剥离6次，胶带上就附有了CrB2薄片。接着将其粘到已粘附有PDMS的干净载玻片上，轻微挤压5下后揭掉胶带，得到CrB2薄片/PDMS/载玻片。
(3)最后将已生长有单层MoS2的SiO2/Si基片放置于对准转移平台载物台上，通过对准转移平台缓慢降低CrB2/PDMS/载玻片高度并控制其位置和角度，将其贴附到MoS2/SiO2/Si基片上且挤压掉中间的空气，使CrB2和WS2完全贴附保持15min后，将样品放置加热台上，在75℃下加热20min后，用镊子轻力撬下SiO2/Si基片，使异质结与PDMS/载玻片脱离而黏附在SiO2/Si基片上，得到CrB2－MoS2异质结构。
本实施例中所采用的钼源与硫源纯度均在99.9％以上，选用的SiO2/Si基底表面平整且氧化层厚度为285nm。
实施例7
一种二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，包括如下步骤：
(1)首先制备MnB2－WSe2异质结构中的WSe2单层材料：
将管式炉反应腔室抽真空至10－2Torr，用200sccm氩气吹扫至恢复常压状态。
准备两块SiO2/Si基底A和B，将两块SiO2/Si基底用大量去离子水冲洗，放入丙酮溶液中超声清洗8min，取出基底，放入无水乙醇溶液中超声清洗8min，再次取出基底，放入去离子水中超声清洗8min，将清洗好的基底用惰性气体氮气吹干。
将SiO2/Si基底A放入热蒸发镀膜仪腔室内的载物架上，三氧化钨粉末放入热蒸发镀膜仪腔室内的坩埚内，使用抽真空系统将腔室抽真空至10－4Pa，加热坩埚中的三氧化钨粉末，使其分子从表面汽化逸出，形成蒸汽流，沉积到SiO2/Si基底A表面，形成5nm厚的均匀三氧化钨薄膜。
将已经蒸镀了5nm厚三氧化钨薄膜的SiO2/Si基底A放在石英舟中并置于管式炉反应腔室的加热区正中央，然后将SiO2/Si基底B倒扣在A基底上方，保持两者间距小于1mm。
称取200mg硒粉放入石英舟中，放置在反应腔室的上风口处，保持与钨源之间的距离为15cm。
通过管式炉反应腔室的加热线圈保持钨源的温度为900℃，硒源温度为200℃。保持通入的氩气气流在100sccm，生长时间为30min，生长完成之后关闭加热线圈并在氩气氛围中自然降温至室温，取出样品，得到单层WSe2材料。
(2)然后制备MnB2－WSe2异质结构中的MnB2材料：
使用镊子夹取13cm长度的思高透明胶带贴附在MnB2晶体表面，轻轻压实，使胶带和WSe2紧紧贴附后慢慢撕下。然后将胶带两端对折，使MnB2薄片夹在胶带具有粘性一侧的中间，轻轻压实后慢慢撕下。如此反复剥离6次，胶带上就附有了MnB2薄片。接着将其粘到已粘附有PDMS的干净载玻片上，轻微挤压5下后揭掉胶带，得到MnB2薄片/PDMS/载玻片。
(3)最后将已生长有单层WSe2的SiO2/Si基片放置于对准转移平台载物台上，通过对准转移平台缓慢降低MnB2/PDMS/载玻片高度并控制其位置和角度，将其贴附到WSe2/SiO2/Si基片上且挤压掉中间的空气，使MnB2和WSe2完全贴附保持15min后，将样品放置加热台上，在70℃下加热20min后，用镊子轻力撬下SiO2/Si基片，使异质结与PDMS/载玻片脱离而黏附在SiO2/Si基片上，得到MnB2－WSe2异质结构。
本实施例中所采用的钨源与硒源纯度均在99.9％以上，选用的SiO2/Si基底表面平整且氧化层厚度为285nm。
虽然本发明已经以较佳的实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或者修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)采用化学气相沉积法在基底上生长二维单层过渡金属硫族化合物；
(2)采用机械剥离法制备二维铁磁金属；
(3)通过对准转移平台，将二维铁磁金属，对准转移到二维单层过渡金属硫族化合物上，形成二维单层过渡金属硫族化合物－二维铁磁金属异质结构；通过对准转移时的角度和位置控制，实现二维单层过渡金属硫族化合物与二维铁磁金属之间不同的堆垛方式，以调控二维单层过渡金属硫族化合物的能谷极化特性。
2.根据权利要求1所述的二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，其特征在于：所述的过渡金属硫族化合物分子式为MX2，M＝Mo或W，X＝S或Se。
3.根据权利要求2所述的二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，其特征在于：所述的过渡金属硫族化合物为二硫化钨，步骤(1)具体是：使用三氧化钨与硫粉作为化学气相沉积反应源，将基底倒扣在置于反应室腔正中间存放三氧化钨的石英舟上，硫粉置于石英舟中放在反应腔室上风口处，控制反应温度和反应时间，在基底上生长沉积，形成二硫化钨薄膜。
4.根据权利要求1或3所述的二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，其特征在于：所述的基底为SiO2/Si基底。
5.根据权利要求4所述的二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，其特征在于：所述的基底采用如下方法制备：将SiO2/Si基底用大量去离子水冲洗，先后放入丙酮溶液、无水乙醇溶液和去离子水溶液中超声清洗5～10min，三次清洗完成取出基底，使用惰性气体吹干。
6.根据权利要求5所述的二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，其特征在于：所述的惰性气体为氮气。
7.根据权利要求1所述的二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，其特征在于：步骤(2)具体是：使用思高透明胶带从铁磁金属晶体上剥离下二维铁磁金属，将胶带反复对粘5～8次，得到二维铁磁金属薄层；接着将其粘到已粘附有PDMS的干净载玻片上，轻微挤压3～5下后揭掉胶带。
8.根据权利要求1或7所述的二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，其特征在于：所述的铁磁金属为MnB2或FeB2或CrB2。
9.根据权利要求1所述的二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，其特征在于：步骤(3)具体是：将已生长有单层二维过渡金属硫族化合物的SiO2/Si基片放置于对准转移平台载物台上，通过对准转移台，将得到的二维铁磁金属薄层/PDMS/载玻片贴附到单层二维过渡金属硫族化合物上，挤压掉中间的空气，使二维铁磁金属薄层和单层二维过渡金属硫族化合物完全粘贴保持10～20min；将样品放置加热台上，在60～80℃下加热10～30min后，用镊子轻力撬下SiO2/Si基片，使异质结与PDMS/载玻片脱离而黏附在SiO2/Si基片上；通过对准转移平台粘附时的角度和位置控制，可得到不同堆垛方式的二维单层过渡金属硫族化合物－二维铁磁金属异质结构。
10.根据权利要求2所述的二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法，其特征在于步骤(1)具体是：
(a)首先将SiO2/Si基底用去离子水进行清洗，然后在丙酮溶液中超声清洗5～10min，取出基底在放入无水乙醇溶液中超声清洗5～10min，再次取出基底放入去离子水中清洗5～10min，将清洗完成的SiO2/Si基底用氮气吹干；
(b)将SiO2/Si基底和三氧化钨或三氧化钼靶材源材料分别放入热蒸发镀膜仪腔室内的载物架上和坩埚内，使用抽真空系统将腔室抽真空至10－4Pa，加热坩埚中的靶材源材料，使其分子从表面逸出形成蒸汽流沉积到SiO2/Si基底表面，形成1～5nm厚的原材料薄膜；
(c)使用抽真空系统将管式反应炉抽真空至10－2Torr，并用200sccm的氩气吹扫至常压状态，将已经蒸镀了0.5～10nm厚的源材料薄膜/SiO2/Si基底放入石英舟中并置于管式炉反应腔室的加热区正中心，然后将生长二维材料用的SiO2/Si基底倒扣在此基底上方，保持两者间距小于1mm；
(d)称取200mg硫粉或硒粉放入石英舟中并放置在反应腔室的上风口处，与(c)中石英舟之间的距离保持在10～20cm之间；
(e)通过加热线圈使管式炉反应腔室中心区域的温度保持在600～950℃之间，硫或硒源的温度保持在150～300℃之间；保持氩气气流量在10～150sccm之间，生长时间为5～60min；生长完成之后，关闭加热线圈，在氩气环境中自然降温至室温，取出样品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910557744.6A CN110335819B (zh) | 2019-06-25 | 2019-06-25 | 一种二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910557744.6A CN110335819B (zh) | 2019-06-25 | 2019-06-25 | 一种二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110335819A CN110335819A (zh) | 2019-10-15 |
| CN110335819B true CN110335819B (zh) | 2021-04-30 |
Family
ID=68142407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910557744.6A Active CN110335819B (zh) | 2019-06-25 | 2019-06-25 | 一种二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110335819B (zh) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110828652B (zh) * | 2019-10-18 | 2021-12-07 | 浙江大学 | 一种二硫化钼/石墨烯异质结器件 |
| CN112799259B (zh) * | 2019-11-13 | 2022-03-25 | 北京大学 | 一种激子谷极化与光子拓扑态间的信息转换器件及其方法 |
| CN111312593B (zh) * | 2019-11-15 | 2023-08-22 | 杭州电子科技大学 | 一种二维过渡金属硫族化合物明、暗激子的调控方法 |
| CN110820047B (zh) * | 2019-11-25 | 2021-03-30 | 江南大学 | 一种二维原子晶体分子超晶格的制备方法 |
| CN111579594A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-08-25 | 上海交通大学 | 一种室温气体传感器在神经毒剂检测中的应用 |
| CN113697779B (zh) * | 2020-10-27 | 2023-07-14 | 湖南大学 | 一种超薄三硒化二铬纳米片磁性材料及其制备和应用 |
| CN113488373B (zh) * | 2021-07-07 | 2023-07-25 | 湖南大学 | 一种干法制备单层二维半导体阵列的方法 |
| CN113745498A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-12-03 | 深圳道童新能源有限公司 | 一种气相沉积包覆MoSe2的三元正极材料及其制备方法 |
| CN113937618B (zh) * | 2021-11-18 | 2024-04-09 | 西北工业大学 | 基于少层二维半导体材料形成布拉格激子极化激元的方法 |
| CN114582727A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-06-03 | 电子科技大学 | 一种基于空间对称性破缺二维材料能谷极化电流的调制方法 |
| CN115385378B (zh) * | 2022-09-27 | 2023-10-13 | 暨南大学 | 一种二维双层硫化钨同质结的制备方法与应用 |
| CN116445887A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-07-18 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种利用螺旋外延生长制备金属性二维过渡金属硫族化合物的方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9806164B1 (en) * | 2013-03-26 | 2017-10-31 | The Penn State Research Foundation | Controlled synthesis and transfer of large area heterostructures made of bilayer and multilayer transition metal dichalocogenides |
| CN108682703A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-10-19 | 厦门大学 | 一种全电学调控的自旋发光探测一体器件及其制备方法 |
| CN108933193A (zh) * | 2017-05-26 | 2018-12-04 | 北京大学 | 一种铁磁半导体薄膜的转移方法及应用 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012219330A (ja) * | 2011-04-08 | 2012-11-12 | Ulvac Japan Ltd | 相変化メモリの形成装置、及び相変化メモリの形成方法 |
| US9276092B1 (en) * | 2014-10-16 | 2016-03-01 | Micron Technology, Inc. | Transistors and methods of forming transistors |
| CN106910776B (zh) * | 2017-04-10 | 2019-08-13 | 温州大学 | 基于高k栅介质的大面积二硫化钼场效应晶体管及其制备 |
-
2019
- 2019-06-25 CN CN201910557744.6A patent/CN110335819B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9806164B1 (en) * | 2013-03-26 | 2017-10-31 | The Penn State Research Foundation | Controlled synthesis and transfer of large area heterostructures made of bilayer and multilayer transition metal dichalocogenides |
| CN108933193A (zh) * | 2017-05-26 | 2018-12-04 | 北京大学 | 一种铁磁半导体薄膜的转移方法及应用 |
| CN108682703A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-10-19 | 厦门大学 | 一种全电学调控的自旋发光探测一体器件及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Structural phase transitions in two-dimensional;Karel-Alexander N等;《NATURE COMMUNICATIONS》;20140701;全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110335819A (zh) | 2019-10-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110335819B (zh) | 一种二维过渡金属硫族化合物能谷极化特性的调控方法 | |
| CN111312593A (zh) | 一种二维过渡金属硫族化合物明、暗激子的调控方法 | |
| CN103194729B (zh) | 金属硫属化物薄膜的制备方法 | |
| CN109811307B (zh) | 一种二维材料纳米带或微米带的制备方法 | |
| CN109768157B (zh) | 一种通过门电压调控二维磁性半导体材料磁性能的方法 | |
| CN110790313A (zh) | 一种3r相过渡金属硫属化合物二维纳米片的制备方法 | |
| CN103011136A (zh) | 一种合成石墨烯薄膜的方法 | |
| CN110854013B (zh) | 一种大面积连续超薄二维Ga2O3非晶薄膜的制备方法与应用 | |
| CN110983294A (zh) | 一种一步CVD法制备WS2/MoS2异质结的方法 | |
| JP2018506494A (ja) | グラフェンおよび疎水性基板上にｃｖｄ成長させたグラフェンを転写するための高分子不使用方法 | |
| CN113550006B (zh) | 一种在云母衬底上制备二维碲单晶的方法 | |
| KR101692514B1 (ko) | 기재 위에 대면적, 단결정, 단일층의 h-BN 박막을 형성하는 방법 및 그로부터 제조된 h-BN 박막 적층체 | |
| CN112938909A (zh) | 一种二碲化钨纳米带的制备方法 | |
| Duan et al. | Facile micro-patterning of ferromagnetic CoFe2O4 films using a combined approach of sol–gel method and UV irradiation | |
| CN116623152A (zh) | 一种二维CrS纳米片及其制备方法和应用 | |
| WO2023045453A1 (zh) | 一种高洁净无损转移石墨烯纳米带的方法 | |
| CN108369910B (zh) | 一种在石墨烯表面形成栅介质层及制备晶体管的方法 | |
| CN108198753A (zh) | 选择性图案化制备二硫化铪氮化硼异质结材料的方法 | |
| CN113307236A (zh) | 一种单层或几个单层的CrTe3薄膜及其制备方法 | |
| CN114775054B (zh) | 一种大面积少层/单层极化激元晶体及其制备方法 | |
| TWI785993B (zh) | 原子級調制人造二維材料之設備及方法 | |
| CN117888060B (zh) | 一种限域薄层二维材料的制备方法及应用 | |
| CN113174583B (zh) | 开口石英舟及大面积连续二维过渡金属硫化合物薄膜的制备方法 | |
| CN116075207A (zh) | 一种二维超导纳米集成电路的无损制备方法 | |
| CN110620043B (zh) | 一种不稳定的二维材料的半导体薄膜场效应管的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |