一种利用温度摇摆生长大尺寸二维材料单晶的方法
【专利摘要】本发明提出了一种利用温度摇摆生长大尺寸二维材料单晶的方法。在二维材料生长的过程中，采用左、中、右三个温区控制生长温度，在恒温生长过程中，中间温区保持一个恒定的温度，而左、右两个温区温度在中间温区温度上下摆动，从而实现大尺寸二维材料的生长。
【专利说明】
一种利用温度摇摆生长大尺寸二维材料单晶的方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及到一种利用温度摇摆生长大尺寸二维材料单晶的方法。
【背景技术】
[0002]二维材料包括石墨烯、黑磷、二硫化钼、二砸化钼、二硫化钨、氮化硼等。其中一些材料的原材料，例如鳞片石墨、辉钼矿等在自然界有天然存在的晶体，但是大部分的二维材料，都需要通过人工合成。在二维材料块材的制备方法中，最常用的是化学气相输运法，即通过加热等条件使物质的多晶生成气体，通过输运至温度较低的位置在在生成单晶固体材料的生长方法。在化学气相输运的过程中，一般是将需要生长物质的多晶粉末和输运剂一起封在容器中，抽真空并密封。然后放入有两个可以独立控制温度温区的管式炉，利用两个温区之间的温差来实现气相传输的过程。在恒温一段时间后，可以在容器的一端生长出二维材料单晶。其优点是设备简单、过程安全可控，并且生长出来的单晶纯度高，但同时也存在一个很大的问题一一转化效率较低，生长出的二维材料单晶尺寸都比较小，一般面积在30平方毫米以下。
【发明内容】
[0003]本发明为了提高二维材料单晶的生长效率，生长出大尺寸的二维材料单晶，提出了一种利用温度摇摆生长大尺寸二维材料单晶的方法。通过三个温区之间的温度摇摆，可以在较短时间内实现大尺寸二维材料单晶的生长。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:在二维材料生长的过程中，采用左、中、右三个温区控制生长温度，在恒温生长过程中，中间温区保持一个恒定的温度，而左、右两个温区温度在中间温区温度上下摆动，从而实现大尺寸二维材料的生长。
【附图说明】:
[0005]以下结合附图对本发明进一步说明:
图1是本发明所使用的二维材料生长用三温区炉及封闭石英管摆放示意图。其中，I为封闭石英管；2为三温区炉；3为三温区炉左温区；4为三温区炉中间温区；5为三温区炉右温区。
[0006]【具体实施方式】:
将所需生长物质的多晶粉末和输运剂一起，封入石英管，石英管的长度等于左右两温区之间的距离。将三温区炉缓慢升温至生长温度后，通过温度摇摆法生长二维材料单晶。
[0007]实施例:
1、将500mg二硫化钨多晶粉末和80mg输运剂四氯化碲粉末封入一段长度约50cm的石英管中。
[0008]2、将封好的石英管放入三温区炉中，让石英管的两端分别于炉子左右温区的热电偶对齐。
[0009]3、通过4小时将三个温区缓慢升温至1000°C。
[0010]4、通过I小时，将左温区温度降至980°C，右温区温度升至1020°C，中间温区温度保持1000°C不变。
[0011]5、通过I小时，将左温区温度升至1020°C，右温区温度降至980°C，中间温区温度保持1000°C不变。
[0012]6、重复步骤4、步骤5在温度摇摆条件下进行晶体生长，约120小时后停止晶体生长，并用4小时将三个温区的温度同时降至室温，即可在石英管的中间位置得到大尺寸的二硫化鹤单晶D
【主权项】
1.一种利用温度摇摆生长大尺寸二维材料单晶的方法，其特征在于生长过程中使用三温区温度的变化来实现大尺寸二维材料单晶的生长。2.根据权利要求1所述的一种利用温度摇摆生长大尺寸二维材料单晶的方法，其特征在于生长过程中中间温区温度恒定为材料单晶的生长温度，左、右温区温度在材料单晶生长温度上下摆动。
【文档编号】C30B11/00GK105926030SQ201610287838
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】邱俊, 陆美胜
【申请人】南京安京太赫光电技术有限公司