[發明專利]一種具有氫氣敏感效應的二硫化鉬/硅異質薄膜器件及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201410254110.0
• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN104049022A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 郝蘭眾;劉云杰;高偉;于濂清
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 邵朋程

1.一種具有氫氣敏感效應的二硫化鉬/硅異質薄膜器件，其特征在于：包括Si襯底與MoS₂薄膜層，MoS₂薄膜層設置在Si襯底表面。

2.根據權利要求1所述的一種具有氫氣敏感效應的二硫化鉬/硅異質薄膜器件，其特征在于：所述Si襯底為p型Si單晶襯底，電阻率為1～10Ωcm^-1；所述MoS₂薄膜層厚度為30～50nm。

3.根據權利要求1所述的一種具有氫氣敏感效應的二硫化鉬/硅異質薄膜器件，其特征在于：所述Si襯底表面還覆蓋有掩模片，掩模片位于MoS₂薄膜層與Si襯底之間。

4.根據權利要求1所述的一種具有氫氣敏感效應的二硫化鉬/硅異質薄膜器件，其特征在于：所述Si襯底與MoS₂薄膜層上壓制有金屬電極，金屬電極連接導線。

5.一種具有氫氣敏感效應的二硫化鉬/硅異質薄膜器件的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)選取Si襯底，對其進行清洗，然后采用化學腐蝕方法去除清洗后Si襯底表面氧化層；

(2)對去除表面氧化層的Si襯底進行干燥，然后覆蓋掩模片；

(3)將覆蓋掩模片的Si襯底放入真空腔，在Ar氣環境下，采用直流磁控濺射技術，利用電離出的離子轟擊MoS₂靶材，在Si襯底表面沉積MoS₂薄膜層，制得MoS₂/Si異質薄膜；

(4)分別在MoS₂/Si異質薄膜的MoS₂薄膜和Si襯底上完成金屬電極的壓制，并引出導線，制得MoS₂/Si異質薄膜器件。

6.根據權利要求5所述的一種具有氫氣敏感效應的二硫化鉬/硅異質薄膜器件的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述Si襯底為p型Si單晶襯底，尺寸為10×10mm，電阻率為1～10Ωcm^-1；清洗過程如下：將Si襯底依次在高純酒精和丙酮溶液中多次超聲清洗，每次清洗的時間長度為180s；，所述Si襯底表面氧化層的去除過程如下：將Si襯底在氫氟酸溶液中浸泡50～70s，氫氟酸溶液的質量濃度為3～5％。

7.根據權利要求5所述的一種具有氫氣敏感效應的二硫化鉬/硅異質薄膜器件的制備方法，其特征在于：步驟(2)中所述Si襯底干燥過程是用干燥氮氣將襯底吹干，氮氣純度為99.5％；所述掩模片材料為鉬，厚度為0.1mm，尺寸為10×10mm，孔徑尺寸為5×5mm。

8.根據權利要求5所述的一種具有氫氣敏感效應的二硫化鉬/硅異質薄膜器件的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，所述真空腔的背底真空度為5×10^-5Pa，真空條件是由機械泵和分子泵雙級真空泵共同制得；所述MoS₂靶材為MoS₂陶瓷耙，靶材純度為99.9％，所述Ar氣氣壓維持1.0Pa不變，靶基距為50mm，薄膜的沉積溫度為100℃，薄膜層厚度為30～50nm。

9.根據權利要求5所述的一種具有氫氣敏感效應的二硫化鉬/硅異質薄膜器件的制備方法，其特征在于：步驟(4)中，所述金屬電極和導線材料分別是In和Cu，其中In的純度為99.5％，金屬電極直徑和厚度均為3mm，Cu導線直徑為0.1mm。

10.如權利要求1所述的一種具有氫氣敏感效應的二硫化鉬/硅異質薄膜器件在制備H₂傳感器件方面的應用。