一类二维层状三元化合物及其制备方法与流程

技术特征：
1.一类二维层状三元化合物，其特征在于，这类三元化合物的分子式为mx2y4，其中：m为过渡族金属元素，包括但不限于钼、钨、钛、锆、铪、钒、铌、钽或铬；x为第四主族元素，包括但不限于硅或锗；y为第五主族元素，包括但不限于氮、磷或砷；化合物的每层由y-x-y-m-y-x-y这7个原子层构成，层与层之间通过范德华力结合。2.一种权利要求1所述的二维层状三元化合物的制备方法，其特征在于，采用由上层cu/底层过渡族金属m构成的双金属层作为生长基底，以cu作为过渡族金属m的扩散通道提供m元素，在载气气氛下引入x和y元素，通过化学气相沉积技术在不高于铜熔点的反应温度下，在cu表面催化反应生长出mx2y4单晶或薄膜，后续刻蚀掉cu将mx2y4转移到任意基体上。3.按照权利要求2所述的二维层状三元化合物的制备方法，其特征在于，双金属层生长基底采用叠层的cu箔和过渡族金属m箔；或者，采用磁控溅射或热蒸镀的镀膜方法来获得；上层铜的厚度为100nm～100μm。4.按照权利要求2所述的二维层状三元化合物的制备方法，其特征在于，通过使用含x、y的前驱体引入x、y元素，前驱体为在高温下挥发或分解出x或y的固体、粉末、液体或气体。5.按照权利要求4所述的二维层状三元化合物的制备方法，其特征在于，x为第四主族元素，包括但不限于硅或锗，硅元素前驱体包括但不限于硅片、石英片或硅烷，锗元素的前驱体包括但不限于锗片或锗烷；y为第五主族元素，包括但不限于氮、磷或砷，氮元素的前驱体包括但不限于氨气，磷元素前驱体包括但不限于白磷或红磷，砷元素前驱体包括但不限于单质砷。6.按照权利要求2所述的二维层状三元化合物的制备方法，其特征在于，化学气相沉积反应过程中，载气为氢气或者氢气与惰性气体的混合气体。7.按照权利要求2所述的二维层状三元化合物的制备方法，其特征在于，化学气相沉积生长二维层状mx2y4三元化合物的温度为900℃～1083℃，生长时间为10分钟～1200分钟，通过延长生长时间，增大mx2y4晶畴的尺寸，进而获得完整的连续薄膜。8.按照权利要求2所述的二维层状三元化合物的制备方法，其特征在于，二维层状mx2y4三元化合物的层数通过改变化学气相沉积过程中x、y元素前驱体的量来进行调控：在前驱体量小的情况下，获得完全单层的mx2y4单晶或薄膜，增加前驱体的量获得少层或多层mx2y4。9.按照权利要求2所述的二维层状三元化合物的制备方法，其特征在于，在转移二维层状mosi2n4时，首先在其表面均匀地涂覆一层高分子聚合物，以防止其在后续处理过程中发生破坏，然后用铜的刻蚀溶液刻蚀去除铜基底，得到高分子聚合物/二维层状mosi2n4复合膜，最后将该复合膜放置在目标基体上，采用有机溶剂将高分子聚合物保护膜溶解去除。10.按照权利要求9所述的二维层状三元化合物的制备方法，其特征在于，采用的高分子聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯之一种或两种以上混合，铜的刻蚀液为过硫酸铵水溶液、四氯化锡水溶液、氯化铁水溶液、浓氨水或稀盐酸，去除高分子聚合物保护层采用的有机溶剂为酮类、氯代烃、卤代烃、芳烃类试剂之一种或两种以上混合。

技术总结
本发明涉及二维层状三元化合物材料及其化学气相沉积(CVD)制备领域，具体为一类二维层状三元化合物及其制备方法。二维层状三元化合物中，每层由Y-X-Y-M-Y-X-Y这7个原子层构成，层间为范德华力结合。采用铜/过渡族金属双金属层基底，引入第四主族元素和第五主族元素，在不高于铜熔点的高温下通过CVD生长出单层或少层MX2Y4三元化合物，后续刻蚀铜基底将其转移到任意基体上。本发明具有制备工艺简单，产物成分、厚度和尺寸易于调控，以及适于大面积高质量薄膜制备等特点，为二维MX2Y4在电子器件、光电子器件、谷电子学器件、高强度薄膜、高透光薄膜、质子/离子交换膜、分离膜等领域的研究和应用奠定了基础。域的研究和应用奠定了基础。


技术研发人员：任文才 洪艺伦 刘志博 王磊 周天亚 马伟 徐川 陈星秋 成会明
受保护的技术使用者：中国科学院金属研究所
技术研发日：2020.05.25
技术公布日：2021/11/29