[發明專利]一種單層單晶MoS2

有效

• 申請號: 202011120694.4
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112210829B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 周生學;焦麗穎
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C30B29/46
• 分類號: C30B29/46;C30B25/18
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 鄭久興

本發明提供一種大面積(本文定義為邊長300μm以上)MoS₂單層單晶及制備方法，其中，一種單層單晶MoS₂的制備方法，包括：將氧源、鉬源和硫源置入管式爐；將所述管式爐內的溫度升溫至第一預設溫度，恒溫第一預設時間后，將所述管式爐內的溫度降至室溫，獲得大面積MoS₂單層單晶。本申請提供的制備方法，通過篩選有效的氧源提供適量的氧氣，以促進鉬與硫簡捷、高效、快速地形成大面積的單層單晶MoS₂。

技術領域

本發明涉及二硫化鉬(MoS₂)制備技術領域，特別涉及一種單層單晶 MoS₂及其制備方法。

背景技術

二硫化鉬具有獨特的光、電特性及良好的化學穩定性。二維MoS₂具有特殊的二維平面結構，能夠避免短溝道效應，有利于縮小場效應晶體管占用的物理空間，增大場效應晶體管在集成電路中的集成密度，是一種非常有應用前景的半導體材料。而大面積、高質量的單層MoS₂的制備有利于在提高電子器件集成密度的基礎上提高集成數量，從而提升集成電路運行速度和計算能力。因此，大面積、高質量MoS₂單晶的制備是實現其在集成電路中應用的前提。而這一關鍵在于：如何實現高質量MoS₂單晶的大面積制備。因此，發展簡便、高效、快速的MoS₂大面積單晶的合成方法對于推動其在高性能電子器件領域的產業化應用具有重要的意義。

目前，合成大面積MoS₂的方法主要有兩種：第一種是“過渡金屬源表面原位硫化法”，即以過渡金屬源為模板，對其表面進行硫化，從而制備大面積的MoS₂薄膜；另一種是“氣相硫化與成核生長”法，即以易揮發的過渡金屬源為前驅體，在一定溫度下升華進入氣相，進而與氣化的硫發生化學反應，反應的產物在基底表面沉積、生長，從而得到高結晶性的薄層MoS₂。

現有技術的缺陷包括：

1.得到的主要是多晶MoS₂薄膜，含有大量晶界，單晶疇區很小。

2.薄膜的表面粗糙，厚度不均勻，且產生的是多晶材料，載流子遷移率很低。

發明內容

(一)發明目的

本發明的目的是提供一種大面積單層單晶MoS₂的制備方法。

(二)技術方案

為解決上述問題，本發明的第一方面提供了一種單層單晶MoS₂的制備方法，包括：將氧源、鉬源和硫源置入管式爐；將所述管式爐內的溫度升溫至第一預設溫度，恒溫第一預設時間后，將所述管式爐內的溫度降至室溫，獲得單層單晶MoS₂。

進一步地，載氣以預設流速通入所述管式爐。

進一步地，在所述管式爐升溫前，所述載氣通入所述管式爐第二預設時間，以排盡所述管式爐內的空氣。

進一步地，所述硫源設置在所述管式爐的上游爐口；所述管式爐內的溫度以預設升溫速率升溫至第一預設溫度前，所述管式爐內的溫度升溫至第二預設溫度，硫蒸氣通入所述管式爐。

進一步地，預設重量的硫片放置在第一載體上，當所述管式爐溫度升溫至所述第二預設溫度時，打開設置在所述管式爐的加熱帶，對所述硫片加熱并產生所述硫蒸氣，所述硫蒸氣以所述載氣為載體通入所述管式爐。

進一步地，所述氧源為稀土氧化物CeO₂。

進一步地，所述氧源為MnO₂、Co₃O₄等金屬氧化物或其它稀土氧化物。