一种氟化碲化锗二维材料的制备方法与流程

本发明属于新型二维材料制备领域，更加具体地说，具体涉及二维材料gete的氟化得到gete-f的方法。

背景技术：

二维材料具有超高载流子迁移率、具有狄拉克锥的线性色散关系等优势而在光学、电学和催化等领域具有非常广阔的应用前景，受到了广大研究人员的青睐。继石墨烯问世之后，具有类石墨烯结构的二维ⅳ族金属硫属化合物-givmcs(金属主要包括si、ge、sn，硫属主要包括o、s、se、te)，基于其优异的电学、光学性能，同样受到科研人员的广泛关注。如目前基于sns2制备的fet器件的载流子迁移率达到230cm2·v^-1·s^-1，开关比更是达到10⁶。2018年初，zhang等人首次实验剥离得到层状gete材料，单层的gete更是具有1.93ev的光学带隙，而随后qiao等人对gete的理论计算，单层具有2.35ev带隙也相对与实验吻合。但单层的gete剥离困难，因此对于此类新型二维材料，需要从掺杂、异质结制备、构建器件等方面对其光学、电学性能展开研究。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种氟化碲化锗二维材料的制备方法，对gete晶体进行了氟化，从掺杂角度入手，探究其性能的改变，相比于先前的氢化gete，此过程所需温度更低，时间更短，所得氟化gete更易剥离。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种氟化碲化锗二维材料的制备方法，按照下述步骤进行：按照等摩尔比将ge、te两种金属进行真空封装和处理以得到gete晶体，由20—25摄氏度在350—450min内升至1000—1100℃并维持1000—1200min再以0.5—3℃/min降温至20—25摄氏度；将gete晶体冲洗除杂干燥后，置于氟气气氛中进行处理得到氟化碲化锗二维材料gete-f，由室温20—25摄氏度在200—300min内升至200—400℃并保温20—60小时，再以0.5—3℃/min降温至常温20—25摄氏度，使用四氟胶带反复粘撕，得到二维层状半导体材料gete-f。

在上述技术方案中，选择cvd管式炉进行程序温控。

在上述技术方案中，得到gete晶体后，将gete晶体置于抽滤装置中，使用甲苯和乙醇冲洗以除去杂质，进行干燥。

在上述技术方案中，将ge、te两种金属进行真空封装和处理时，真空度达到0.1mpa以下，并保持惰性保护气体氛围，如氮气、氦气或者氩气。

在上述技术方案中，将ge、te两种金属进行真空封装和处理时，由20—25摄氏度在380—400min内升至1000—1050℃并维持1100—1200min再以0.5—1℃/min降温至20—25摄氏度。

在上述技术方案中，将gete晶体冲洗除杂干燥后，置于氟气气氛中进行处理，自20—25摄氏度在240—280min内升至250—350℃并保温25—50小时，再以0.5—1℃/min降温至常温20—25摄氏度。

在上述技术方案中，将gete晶体冲洗除杂干燥后，置于氟气气氛中进行处理时，真空度为50—100bar，优选60—80bar，选择向cvd管式炉中惰性保护气体氛围中通入氟气的方式，并同时维持真空度，以使cvd管式炉中达到氟气氛围，再将gete晶体置于cvd管式炉的氟气氛围中。

与现有技术相比，本发明技术方案在cvd管式炉中程序控温，烧结得到gete前驱体，依次用甲苯和乙醇多次冲洗，从二元原子晶体gete入手，直接将gete暴露在f2氛围中高温维持，得到三元前驱体getef(三元层状材料getef)，直接用四氟胶带，机械剥离得到二维层状材料(2d-getef)。本发明提供的制备方法，对gete晶体进行了氟化，相比于先前的氢化gete，此过程所需温度更低，时间更短，所得氟化gete更易剥离，操作更简单，其具有电子学和光学性能。

附图说明

图1为本发明制备的少层氟化gete材料的透射电镜照片。

图2为本发明制备的氟化gete材料的红外光谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的说明。下面给出本发明的实施例，是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。选择cvd管式炉进行程序温控，将ge、te两种金属进行真空封装和处理时，真空度达到0.1mpa以下，并保持氮气氛围；选择向cvd管式炉中氮气氛围中通入氟气，并同时维持真空度，以使cvd管式炉中达到氟气氛围，再将gete晶体置于cvd管式炉的氟气氛围中，真空度为80bar。

实例1

手套箱中依次称取10mmolge粉和10mmolte粒，依次加入石英管中，使用真空熔封装装置进行熔封，真空管式炉中进行烧结，400min由常温(20—25摄氏度)升至1000℃，维持1200min后，以0.5℃/min降温至常温(20—25摄氏度)。取出gete于抽滤装置中，依次用甲苯、乙醇冲洗3次，除去杂质，干燥24h，置于管式炉中，暴露在f2环境中，80bar，自常温(20—25摄氏度)在200min升温至250℃维持24h后以3℃/min降温至常温(20—25摄氏度)，使用四氟胶带反复粘撕，得到二维层状半导体材料gete-f。

实例2

手套箱中依次称取10mmolge粉和10mmolte粒，依次加入石英管中，使用真空熔封装装置进行熔封，真空管式炉中进行烧结，350min由常温(20—25摄氏度)升至1100℃，维持1000min后，以1℃/min降温至常温(20—25摄氏度)。取出gete于抽滤装置中，依次用甲苯、乙醇冲洗3次，除去杂质，干燥24h，置于管式炉中，暴露在f2环境中，80bar，自常温(20—25摄氏度)在300min升温至200℃维持60h后以5℃/min降温至常温(20—25摄氏度)，使用四氟胶带反复粘撕，得到二维层状半导体材料gete-f。

实例3

手套箱中依次称取10mmolge粉和10mmolte粒，依次加入石英管中，使用真空熔封装装置进行熔封，真空管式炉中进行烧结，400min由常温(20—25摄氏度)升至1000℃，维持1200min后，以0.5℃/min降温至常温(20—25摄氏度)。取出gete于抽滤装置中，依次用甲苯、乙醇冲洗3次，除去杂质，干燥24h，置于管式炉中，暴露在f2环境中，80bar，自常温(20—25摄氏度)在200min升温至300℃维持50h后以3℃/min降温至常温(20—25摄氏度)，使用四氟胶带反复粘撕，得到二维层状半导体材料gete-f。

实例4

手套箱中依次称取10mmolge粉和10mmolte粒，依次加入石英管中，使用真空熔封装装置进行熔封，真空管式炉中进行烧结，450min由常温(20—25摄氏度)升至1050℃，维持1100min后，以3℃/min降温至常温(20—25摄氏度)。取出gete于抽滤装置中，依次用甲苯、乙醇冲洗3次，除去杂质，干燥24h，置于管式炉中，暴露在f2环境中，80bar，自常温(20—25摄氏度)在280min升温至350℃维持48h后以3℃/min降温至常温(20—25摄氏度)，使用四氟胶带反复粘撕，得到二维层状半导体材料gete-f。

实例5

手套箱中依次称取10mmolge粉和10mmolte粒，依次加入石英管中，使用真空熔封装装置进行熔封，真空管式炉中进行烧结，400min由常温(20—25摄氏度)升至1000℃，维持1100min后，以2℃/min降温至常温(20—25摄氏度)。取出gete于抽滤装置中，依次用甲苯、乙醇冲洗3次，除去杂质，干燥24h，置于管式炉中，暴露在f2环境中，80bar，自常温(20—25摄氏度)在280min升温至400℃维持30h后以3℃/min降温至常温(20—25摄氏度)，使用四氟胶带反复粘撕，得到二维层状半导体材料gete-f。

实例6

手套箱中依次称取10mmolge粉和10mmolte粒，依次加入石英管中，使用真空熔封装装置进行熔封，真空管式炉中进行烧结，400min由常温(20—25摄氏度)升至1000℃，维持1200min后，以0.5℃/min降温至常温(20—25摄氏度)。取出gete于抽滤装置中，依次用甲苯、乙醇冲洗3次，除去杂质，干燥24h，置于管式炉中，暴露在f2环境中，80bar，自常温(20—25摄氏度)在250min升温至300℃维持30h后以3℃/min降温至常温(20—25摄氏度)，使用四氟胶带反复粘撕，得到二维层状半导体材料gete-f。

以实施例制备材料为例，如附图1—2所示，采用本发明技术方案成功制备2d-gete-f层状材料，氟化后所得产物，f接在gete上，测定红外谱图，体现出ge-f的伸缩和摇摆峰；使用紫外-可见吸收光谱中对不同层数进行了光学带隙测定，发现体相材料带隙低于1ev，随层数逐渐减少，带隙逐渐增大。

根据本发明内容进行工艺参数的调整，均可实现2d-getef层状材料的制备且表现出与实施例基本一致的性能。以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。