[發明專利]一種MoS2

在審

• 申請號: 202010973579.5
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112079386A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 李金華;石凱熙;翟英嬌;楚學影
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: C01G39/06
• 分類號: C01G39/06
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 范盈

本發明本發明屬于無機納米材料技術領域，公開了一種MoS₂二維材料S空位缺陷調控的制備方法，將S源置于雙溫區管式爐的低溫區，將Mo源和襯底置于雙溫區管式爐的高溫區，保證S源過量，在氬氣環境中，保持高溫區Mo源生長溫度700℃不變，將低溫區S源生長溫度分別升溫至160℃、165℃、170℃，并持續雙溫區生長溫度1小時，待管式爐自然冷卻后，得到不同S空位缺陷濃度的雙層MoS₂二維材料樣品。本發明在MoS₂二維材料制備的過程中，設計直接通過升高S源溫度來調控CVD反應過程中S蒸汽濃度，增加S空位形成能，提高S?Mo成鍵概率來降低S空位缺陷濃度，以此獲得高結晶質量的MoS₂二維材料。

技術領域

本發明屬于無機納米材料技術領域，具體的，涉及一種MoS₂二維材料S空位缺陷調控的制備方法。

背景技術

以MoS₂為代表的二維材料，由于其面內載流子遷移率高，帶隙可調控，光吸收效率高等優勢，在光電子器件領域中展現出優異的前景?；瘜W氣相沉積(CVD)法是目前最有希望制備大面積、可控層數MoS₂二維材料的方法。然而熱力學第二定律指出，無論何種方法制備MoS₂二維材料都必定引入一定程度的缺陷，導致MoS₂二維材料實際光致發光效率降低、面內遷移率下降，降低其應用于光電器件性能。硫空位(V_S)是化學氣相沉積(CVD)生長MoS₂材料中能量最低、極易形成的結構缺陷。周等通過實驗觀察了V_S的存在，并從理論上證實了V_S缺陷在六種常見結構缺陷中形成能最低、結構最穩定，嚴重影響MoS₂二維材料應用于光電子器件的性能。研究表明，無論是S源過量還是Mo源過量的環境下，S空位皆具有最低的形成能且不易結合，因此S空位缺陷是影響MoS₂二維材料光電性能最大的物理因素。為了增強CVD方法制備MoS₂二維材料的光電特性，亟需找到一種能夠有效抑制MoS₂二維材料中S空位缺陷產生的方法。

現有技術中，多采用后期處理手段改善MoS₂二維材料中S空位缺陷。例如，1、采用后期高溫退火重結晶過程中添加硫的方法降低S空位缺陷濃度，此方法為兩步熱分解，先500℃退火1h，再加硫1000℃退火30min；2、采用低溫硫醇化學方法來修復S空位，此方法主要用特定分子MPS對樣品處理24h，且處理前后需350℃退火30min，其中MPS需要進行液相工藝處理；3、對MoS₂表面的S缺陷進行鈍化處理，此方法需配置一種MA₃Bi₂Br₉溶液，將其旋涂在MoS₂上，再進行退火處理。

為了降低MoS₂二維材料中S空位缺陷，目前現有技術中大多數文獻報道都是通過后期處理的方法，即將制備的樣品通過復雜的物理/化學工藝步驟，降低S空位缺陷提高MoS₂二維材料結晶質量。然而，后期處理手段不僅實驗操作步驟復雜，工藝繁瑣且成本高。因此，有必要研發一種更簡單且成本低的方法得到高結晶度的MoS₂二維材料。

發明內容

針對上述背景技術中提出的問題，本發明提出一種MoS₂二維材料S空位缺陷調控的制備方法，克服MoS₂二維材料在材料制備階段中S空位缺陷的產生，通過調控CVD法生長過程中S源生長溫度，在樣品制備階段直接獲得高結晶度的MoS₂二維材料，該方法簡單且制備成本低。