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专利号: 2020111192087
申请人: 陕西科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 对金属材料的镀覆;用金属材料对材料的镀覆;表面化学处理;金属材料的扩散处理;真空蒸发法、溅射法、离子注入法或化学气相沉积法的一般镀覆;金属材料腐蚀或积垢的一般抑制〔2〕
更新日期:2024-02-23
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摘要:

权利要求书:

1.一种模拟化学气相沉积生长单层过渡金属硫化物的方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、构建单层过渡金属硫化物生长所需基底;

S2、将过渡金属氧化物和硫置于S1提供的基底上,并采用分子动力学模拟化学气相沉积法,对置于基底上的过渡金属氧化物和硫在一定温度下进行成核生成单层过渡金属硫化物,即得单层过渡金属硫化物;

其中,模拟成核过程中,确定化学气相沉积法制备单层过渡金属硫化物时的关键参数。

2.根据权利要求1所述的模拟化学气相沉积生长单层过渡金属硫化物的方法,其特征在于,S2中,所述关键参数包括模拟成核生长温度、硫和过渡金属原子数目比。

3.根据权利要求2所述的模拟化学气相沉积生长单层过渡金属硫化物的方法,其特征在于,所述过渡金属原子为钼、钨、铌、锆中的一种。

4.根据权利要求2所述的模拟化学气相沉积生长单层过渡金属硫化物的方法,其特征在于,采用分子动力学模拟化学气相沉积法,成核过程,具体步骤如下:首先,设定模拟温度为300K-650K,对置于基底上过渡金属氧化物原子和硫原子进行热处理,模拟过渡金属原子与硫原子初步成核,获得初期TM-S成核团簇;

其次,基于初期TM-S团簇,往基底上增加过量硫原子,提升模拟温度至800K-1000K,模拟过渡金属原子被硫原子举起离开基底表面的过程,获得中期TM-S成核团簇;

然后,在中期TM-S成核团簇附近放置一定量的过渡金属原子和S原子,继续升高模拟温度至1200K,使中期TM-S成核团簇继续变大,获得后期TM-S成核团簇,在此基础上,根据硫原子与过渡金属原子比例,判断硫原子数目,从而决定增减硫原子;

最后,将模拟温度从1200K逐步降低至到450K,模拟过渡金属硫化物退火过程,最终形成能量稳定的T相单层过渡金属硫化物。

5.根据权利要求4所述的模拟化学气相沉积生长单层过渡金属硫化物的方法,其特征在于,所述硫原子与过渡金属原子数量比为3:1。

6.根据权利要求1所述的模拟化学气相沉积生长单层过渡金属硫化物的方法,其特征在于,S1中,构建单层过渡金属硫化物生长所需基底,具体步骤如下:以基底材料的晶体结构为基础,沿晶体结构的基本方向截取四原子厚单胞晶面,并将所述的单胞晶面扩大为n×n超胞晶面或者重构为n(√3×√3)R30°超胞晶面;随后将扩大的超胞晶面底层原子固定,其余原子完全放松;然后基于第一性原理进行结构弛豫优化,获得构建化学气相沉积法生长所需基底。

7.根据权利要求6所述的模拟化学气相沉积生长单层过渡金属硫化物的方法,其特征在于,所述基底材料为金、二氧化硅、陶瓷、铜、铝、云母中的一种。

8.根据权利要求6所述的模拟化学气相沉积生长单层过渡金属硫化物的方法,其特征在于,截取四原子厚单胞(111)面,所述n×n超胞晶面中的n取值为3或4。

9.根据权利要求1所述的模拟化学气相沉积生长单层过渡金属硫化物的方法,其特征在于,S2中、将过渡金属氧化物原子和硫原子置于距离基底上最顶层原子的 处。

10.根据权利要求1所述的模拟化学气相沉积生长单层过渡金属硫化物的方法,其特征在于,模拟过渡金属原子与硫原子的成核过程均基于分子动力学进行,并将整个过程视频呈现。