摘 要本文采用了化学气相输运法（CVT）制备了二维Fe3GeTe2单晶，并利用X射线衍射（XRD）技术，扫描电子显微镜（SEM），综合物性测量系统（PPMS）和超导量子干涉仪（SQUID）对所得的单晶样品进行了结构表征和磁性表征。数据结果表明Fe3GeTe2在空间群p63/mmc中结晶。在对晶体的磁化率、电阻率和比热的测量所得数据的分析证实了其在220K时发生了铁磁相变。而沿着c轴和ab平面施加外磁场H时能够获得不同的磁性的测量结果表明这种材料具有强烈的磁各向异性。根据对已有的关于其它磁性材料研究的分析，本文所述材料的强磁各向异性意味着其在磁存储方面的巨大潜力。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 二维磁性材料概述 1
1.3 本文的主要工作，研究内容和意义 2
第二章 材料的制备与表征 3
2.1 样品的制备 3
2.1.1 化学气相输运法（CVT） 3
2.2 结构表征 3
2.2.1 X射线衍射分析 3
2.2.2 扫描电子显微分析 4
2.3 磁性表征 6
2.3.1 综合物性测量系统（PPMS） 6
2.3.2 超导量子干涉仪（SQUID） 6
第三章 Fe3GeTe2的磁性研究 8
3.1 引言 8
3.2 实验方法 9
3.3 实验结果及讨论 9
3.4 本章小结 17
第四章 总结与展望 18
参考文献 19
致 谢 20
第一章 绪论
1.1 研究背景
石墨烯，新一轮材料革命的开启者，自其诞生伊始，就因其在光学、电学、热学、力学的各方面的优异性能迅速成为广大科研工作者眼中的新宠。而随着对其研究的不断深入以及对其相似材料的不断探索发展起来的二维材料这一领域也成为了目前材料领域的前沿。迄今为止，二维材料已经涉足了光/电催化剂、超级电容、印刷电子、柔性电子、太阳能电池、量子点、传感器等诸多现有的研究领域甚至开拓出一些新兴领域[1]。作为一类具有优异的电学、热学、光学和机械特性的新型材料 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ￥351916072$ 
，可以预见，二维材料在许多领域的巨大推动作用为今后在实际中的广泛应用提供了无限的可能。放眼全球，美国、英国、韩国、日本、新加坡等国已将二维材料研究提升至国家战略高度[2]。而在国内，对这方面的研究虽然起步较晚，但随着近几年国家重视程度的加强，大量科研经费的投入，以及国内一大批科研工作者的努力下，进行了许多开创性的工作，取得了长足的进展。就2018年12月28日，我国首个石墨烯国家标准正式发布，将于2019年11月1日起正式实施[3]。意味着石墨烯等二维材料的产业化趋势日益明朗。本文正是基于这个研究方向，选择对二维单晶的磁学性质进行了相关研究，希望能为二维材料王国添砖加瓦。
1.2 二维磁性材料概述
早在二十世纪的头几十年里，科学界对二维材料的探索就有了一点点苗头。但由于受晶格热涨落的影响，经典热力学分析认为，二维材料在非零温下不能稳定存在[45]。所以，当时的研究者对二维材料的存在是持怀疑态度的。各自间的意见分歧也很大。直至2004年，英国曼切斯特大学的Geim和Novoselov课题组成功用胶带剥离了单原子层的石墨材料——石墨烯，彻底打开了神秘的二维材料世界的大门。所谓的二维材料，并不是数学概念中定义的二维，而是从物理和化学角度来定义，也可以说以性能来定义：由一层或几层构成，其中一个维度（即厚度）处于纳米或更小尺度，而其余两个维度通常处于更大尺度的材料[3]。这是2018年最后一个工作日我国发布的首个石墨烯国家标准GB/T 30544：《纳米科技术语第13部分：石墨烯及相关二维材料》中提到的关于二维材料的定义。可以说科学界对此并没有特别严格的规定，更重要的还是以和体相材料的性能区别来定义。而自石墨烯诞生并以其优异的光、电等性能吸引大批科研工作者投身到二维材料的研究领域，十几年过去了，这一领域得到了空前的发展。到目前为止，二维材料已发展出了六大体系：石墨烯、过渡金属二硫族化合物（TMDs）、单原子层单质二维材料（Xenes）、有机二维材料（Organicmaterials）、超薄碳化物或氮化物二维材料（Mxenes）、氮化物（Nitrides）。以下是一些典型的二维材料，如图1.1所示。
图1.1典型的二维晶体材料（a）石墨烯；（b）MoS2；（c）黑磷；（d）可形成二维晶体的元素
1.3 本文的主要工作，研究内容和意义
本文主要进行了Fe3GeTe2的制备与表征工作，并利用磁学测量设备对所得样品进行磁性测量，对所得数据进行分析，从而评估该材料临界相变的特征。测量的数据主要有晶体的磁化率、电阻率、和比热，以及施加垂直于c轴和平行于c轴的磁场的结果。其意义在于为研究二维磁性材料的磁性提供了一个很好的例子，为今后有更高要求的磁存储应用方面提供了一个很好的备选材料。
第二章 材料的制备与表征
2.1 样品的制备
2.1.1 化学气相输运法（CVT）
化学气相输运法，是目前为止被认为最便捷的可控合成二维材料的方法之一。很适合用来生长层状单晶，生长出来的单晶不仅质量高，而且面积大，均匀。所以常被用于单晶的合成和提纯。它的原理也很简单：原料在高温区挥发或分解出气体，经由输运剂的帮助，到达低温区合成所需的材料，如图2.1（a）所示。此处的原料就是所需合成产物所对应的多种单质（也称为前驱体），输运剂一般为碘单质。目前，实验室用这个方法制备二维材料的常用设备为双温区管式炉，如图2.1（b）所示。
（b）
图2.1（a）化学气相输运法的原理；（b）双温区管式炉
2.2 结构表征
2.2.1 X射线衍射分析

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