[發明專利]一種MoS2/MoO2異質結的制備方法

在審

• 申請號: 201811037524.2
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109207957A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 陳波;韓燕;薛林;李向前
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C23C16/30
• 分類號: C23C16/30
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

一種MoS₂/MoO₂異質結的制備方法，屬于納米光電子材料制備技術領域，可解決現有異質結的制備方法容易引入雜質，重復性差的問題，以固態S和MoO₃為前驅體，經過化學氣相反應后在目標襯底上合成MoS₂/MoO₂異質結，其中，管式爐溫區中S蒸汽的濃度可以通過載氣流量的大小來調節。相比于定位機械轉移法，該方法可以穩定高效地制備大面積MoS₂/MoO₂異質結，也可以擴展到以二維過渡金屬硫族化合物為基礎的范德華異質結的制備中。所得到MoS₂/MoO₂異質結既可以用于科學研究，又可以用于制作納米光電子器件。

技術領域

本發明屬于納米光電子材料制備技術領域，具體涉及一種MoS₂/MoO₂異質結的制備方法。

背景技術

由于其獨特的物理性質，二維過渡金屬硫族化合物MX₂(M=Mo，W；X=S，Se)引起了人們的廣泛關注，并在光電子和能源等領域展現出極大的潛在應用價值，但眾所周知，單一材料的性能很難全面地滿足各個領域的要求。因此，設計以二維過渡金屬硫族化合物為基礎的范德華異質結成為當今的研究熱點。這是由于兩種不同材料之間的相互作用可以使異質結具有不同于單一材料的新奇的物理特性。例如，最新的研究結果表明，在SiO₂/Si襯底上生長的MoS₂/MoO₂異質結顯示金屬性，而在熔融石英襯底上生長的MoS₂/MoO₂異質結則表現出半導體性，并且通過光致發光光譜，在MoS₂/MoO₂異質結中同時觀察到了中性激子和帶負電的激子，而且帶負電的激子可以在室溫下穩定存在，這表明MoS₂/MoO₂異質結可以作為納米光電子材料(Li et al., Adv. Electron. Mater. 2017, 3, 1600335)。

目前，在制備以二維過渡金屬硫族化合物為基礎的范德華異質結的方法中，定位機械轉移法是最直接也是最常用的方法，即把二維過渡金屬硫族化合物直接轉移到目標材料的表面，但在轉移的過程中容易引入雜質，重復性差，所得到的異質結尺寸較小，只適用于科學研究，不適用于工業化生產。因此，尋找一種可以替代定位機械轉移法來穩定高效地制備大面積以二維過渡金屬硫族化合物為基礎的范德華異質結是現在急需解決的一個問題。

發明內容

本發明針對現有異質結的制備方法容易引入雜質，重復性差的問題，提供一種MoS₂/MoO₂異質結的制備方法。

本發明采用如下技術方案：

一種MoS₂/MoO₂異質結的制備方法，包括如下步驟：

第一步，在石英管管式爐中，將裝有S粉的陶瓷舟放置于氣路下游，裝有MoO₃粉末的陶瓷舟放置于氣路上游，SiO₂/Si襯底置于石英管管式爐溫區中心位置；

第二步，將石英管內的空氣抽除，充入載氣，直到石英管內的壓強恢復至大氣壓，再將石英管內的氣體抽除，再次充入載氣，使石英管內的壓強恢復到大氣壓；

第三步，調節載氣流量為20-30sccm，加熱管式爐，使S蒸汽和MoO₃蒸汽反應，在SiO₂/Si襯底上合成MoS₂/MoO₂異質結。

第一步中，S粉和MoO₃粉末的質量比為100:3，到管式爐中心的距離分別為17cm和10cm，純度均≥99.99%。