一种修复二维三元层状化合物MA2Z4中Z空位的方法

本发明属于新型二维ma2z4材料家族成员及其缺陷修复领域，具体为一种修复二维三元层状化合物ma2z4中z空位的方法，适用于制备高质量、低浓度z空位的ma2z4晶畴和薄膜。

背景技术：

1、现有的二维三元层状化合物ma2z4中含有数量较多的表层z空位，这些表层z空位导致ma2z4的部分实测性质低于理论预测值。以mosi2n4为例，表面氮空位使得单层mosi2n4的实测热导率仅为理论预测值的40%。这是因为在ma2z4材料的生长或转移过程中，晶体表层容易产生z空位，影响了材料的性能。因此，需要一种方法来修复ma2z4中的z空位，以提高材料的性能。

技术实现思路

1、针对现有技术中的问题，本发明提供一种修复二维三元层状化合物ma2z4中z空位的方法，该方法具有制备工艺简单、效率高、对晶体尺寸和厚度没限制等特点，为ma2z4材料在电子器件、光电子器件、催化、能源等领域的研究和应用奠定了基础。

2、本发明的技术方案是：

3、一种修复二维三元层状化合物ma2z4中z空位的方法，所述的二维三元层状化合物ma2z4采用中国专利zl202010446362.9进行生长或转移至目标衬底，m为金属元素、a为第四主族元素、z为第五主族元素。采用高浓度的含z元素的前驱体对ma2z4晶体进行高温退火处理，进而修复在生长或转移过程中ma2z4晶体表层产生的z空位，获得具有低浓度z空位的ma2z4晶体。

4、所述的一种修复二维三元层状化合物ma2z4中z空位的方法，z元素的前驱体为：氮元素的前驱体包括氨气、磷元素前驱体包括白磷或红磷、砷元素前驱体包括单质砷。

5、所述的一种修复二维三元层状化合物ma2z4中z空位的方法，退火处理采用梯度升温工艺，包含以下步骤：

6、将装载ma2z4晶体的反应容器置于反应炉冷端区域；

7、在含z前驱体的氛围中，以10～50℃/分钟的速率升温至目标温度；

8、保温5～20分钟后将反应容器推送至炉膛中心高温区进行退火。

9、所述的一种修复二维三元层状化合物ma2z4中z空位的方法，退火处理的目标温度为400℃～1083℃，退火时间为30分钟～300分钟。

10、所述的一种修复二维三元层状化合物ma2z4中z空位的方法，退火结束后以不低于300℃/分钟的速率进行快速冷却处理。

11、本发明的设计思想是：

12、本发明采用高浓度的含z元素的前驱体对生长中或转移得到的ma2z4晶体进行高温退火处理，进而修复ma2z4晶体表层的z空位，获得具有低浓度z空位的ma2z4晶体，具体来说：

13、高浓度的z元素前驱体提供了充足的z原子源，这些z原子可以在高温下更容易扩散和迁移；高温退火过程提供了足够的能量，使z原子能够克服能量势垒，填补晶体表层的z空位；适当的退火时间确保了z原子有足够的时间扩散到空位处并形成稳定的化学键。

14、本发明的优点及有益效果：

15、1. 本发明提出了一种修复二维三元层状化合物ma2z4中z空位的方法，具有制备工艺简单，可制备大面积高质量连续薄膜等特点。

16、2. 本发明为ma2z4材料在电子器件、光电子器件、催化、能源等领域的研究和应用奠定了基础。

1.一种修复二维三元层状化合物ma2z4中z空位的方法，所述二维三元层状化合物ma2z4采用中国专利zl202010446362.9进行生长或转移至目标衬底，m为金属元素、a为第四主族元素、z为第五主族元素，其特征在于，采用高浓度的含z元素的前驱体对ma2z4晶体进行高温退火处理，进而修复在生长或转移过程中ma2z4晶体表层产生的z空位，获得具有低浓度z空位的ma2z4晶体。

2.按照权利要求1所述的修复二维三元层状化合物ma2z4中z空位的方法，其特征在于，所述z元素的前驱体为：氮元素的前驱体包括氨气、磷元素前驱体包括白磷或红磷、砷元素前驱体包括单质砷。

3.按照权利要求1所述的修复二维三元层状化合物ma2z4中z空位的方法，其特征在于，所述退火处理采用梯度升温工艺，包含以下步骤：

4.按照权利要求3所述的修复二维三元层状化合物ma2z4中z空位的方法，其特征在于，所述退火处理的目标温度为400℃～1083℃，退火时间为30分钟～300分钟。

5.按照权利要求3所述的修复二维三元层状化合物ma2z4中z空位的方法，其特征在于，退火结束后以不低于300℃/分钟的速率进行快速冷却处理。