釩摻雜二硫化鎢納米材料

近年來，過渡金屬硫化物二硫化鎢因其特殊的層狀結構成為非常熱門的材料。WS₂材料具有良好的光、電、潤滑、催化等性能，在燃料電池、太陽能電池、發光二極體、感測器、鋰離子電池、超級電容器、溫差電敏器件、潤滑劑和記憶體等方面應用非常廣泛。

由於WS₂材料在光電導、發光、生物感測器件、場效應管和光催化領域有著潛在的應用，因此它的能帶結構對於其應用有著直接的影響。摻雜是半導體器件或積體電路工藝中最重要的工藝環節之一，通過雜質種類的篩選和摻雜水準的調節，實現半導體光電特性的可控。最近，人們研究發現在非磁性的半導體材料中摻入少量3d族過渡金屬元素或4f族稀土金屬元素將獲得具有鐵磁性能的新型功能材料，這種新型半導體材料被稱為稀磁半導體(DMS)。

由於雜質原子的引入，改變了原有半導體的微觀機制，使其在電、磁等方面展現出極其獨特的性質，並且由於它兼有半導體和鐵磁的性質，即在一種材料中同時應用電子電荷和自旋兩種自由度，則易於將半導體的資訊處理與磁性材料的資訊存儲功能融合在一起，有望在自旋電子器件中發揮重要的作用。

目前，國內外對摻雜改善半導體材料的性能方面的研究主要集中在理論計算上，但也有少量的研究集中在材料的製備及相關應用性能上。如中國科學研究院的劉維民教授研究團隊針對摻雜對WS₂薄膜在真空或潮濕空氣條件下的摩擦學性能展開了一系列的研究，研究了Cu、Ag和Ni三種不同的金屬元素摻雜後對WS₂薄膜的摩擦學性能的影響，實驗結果發現摻雜能顯著提高WS₂薄膜的減摩和抗磨性能，他們所採用的製備方法是直接將摻雜的金屬材料與WS₂通過濺射的方法形成薄膜。例如，將釩摻雜二硫化鎢納米材料。

將0.5g黃鎢酸與10.2mg釩粉和15.2g硫脲混合後用研缽研磨20min，將研磨後的粉體裝入瓷舟；開啟管式爐，同時通入氬氣，待管式爐升溫至650℃時打開管式爐出口端法蘭盤，將瓷舟迅速推入管式爐中央熱區位置，並封上法蘭盤；再以10℃/min的速率將管式爐升溫至950℃,恒溫處理30min；然後，自然冷卻到室溫，得到黑灰色粉末,即為釩摻雜二硫化鎢納米片材料。

用釩摻雜二硫化鎢納米片材料製備的薄膜，經過檢測發現其減摩和抗磨性能比單獨採用二硫化鎢製備的薄膜得到了顯著的進步，完全符合要求。

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