[發明專利]低維混合維度異質結及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 202211536394.3
• 申請日: 2022-12-01
• 公開（公告）號: CN115881545A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 呂瑞濤;呂倩
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L21/34
• 分類號: H01L21/34;G01N21/65;H01L21/368;B82Y10/00;B82Y15/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 高夢夢

1.一種制備低維混合維度異質結的方法，其特征在于，包括：

(1)將過渡金屬氧化物和堿性溶液進行混合處理，得到前驅體溶液；

(2)在基底表面涂覆所述前驅體溶液，將得到的基底與硫族單質供給至保護性還原氣氛下進行加熱處理，以便在所述基底表面形成過渡金屬硫族化合物層；

(3)對所述過渡金屬硫族化合物層進行氧等離子體處理，以便在所述過渡金屬硫族化合物層表面形成過渡金屬氧化物納米線，得到低維混合維度異質結。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)滿足下列條件中的至少之一：

將所述過渡金屬氧化物、所述堿性溶液和堿金屬鹽進行所述混合處理；

所述過渡金屬氧化物包括三氧化鎢和/或三氧化鉬；

所述堿性溶液為氨水溶液；

所述混合處理的溫度為60～80℃、時間為30～90min。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，滿足下列條件中的至少之一：

所述前驅體溶液中，所述過渡金屬氧化物的濃度為(1～20)mg/mL；

所述過渡金屬氧化物和所述堿金屬鹽的質量比為8：(1～5)；

所述堿金屬鹽包括氯化鈉、碘化鈉和碘化鉀中的至少之一。

4.根據權利要求1～3中任一項所述的方法，其特征在于，步驟(2)中滿足下列條件中的至少之一：

所述過渡金屬硫族化合物層的層數為單層和/或少層；

所述加熱處理在管式爐中進行，將所述硫族單質置于所述基底的上氣流處，控制對所述硫族單質的加熱溫度低于對所述基底的加熱溫度；

所述基底的材質包括硅片、Al₂O₃、硅酸鹽中的至少之一；

所述硫族單質選自硒粉和/或硫粉；

所述保護性還原氣氛包括保護性氣體和還原性氣體，所述保護性氣體包括氮氣和/或惰性氣體，所述還原性氣體包括氫氣。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述加熱處理包括升溫階段和保溫階段，所述升溫階段在所述保護性氣體氣氛下進行，所述保溫階段在所述保護性還原氣氛下進行；

任選地，所述加熱處理中，所述保護性氣體的體積流量為80～240sccm；

任選地，所述還原性氣體的體積流量為4～30sccm；

任選地，在所述保溫階段，所述保護性氣體的體積流量與所述還原性氣體的體積流量之比為(10～20)：1。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述硫族單質為硒粉，并滿足下列條件中的至少之一：

所述硒粉的加熱溫度為340～450℃；

所述基底的加熱處理的保溫溫度為750～850℃、保溫時間為3～10min。

7.根據權利要求1或6所述的方法，其特征在于，步驟(3)中，所述氧等離子體處理的頻率為40kHz、時間為2～75s；和/或，

所述過渡金屬氧化物納米線的長度為1～4μm、直徑為0.01～0.3μm。

8.采用權利要求1～7中任一項所述的方法制備得到的低維混合維度異質結，其特征在于，包括：

基底；

過渡金屬硫族化合物層，所述過渡金屬硫族化合物層位于所述基底表面；

過渡金屬氧化物納米線，所述過渡金屬氧化物納米線位于所述過渡金屬硫族化合物層遠離所述基底的一側的表面上。

9.根據權利要求8所述的低維混合維度異質結，其特征在于，所述過渡金屬氧化物納米線的長度為1～4μm、直徑為0.01～0.3μm；

任選地，所述過渡金屬硫族化合物層為二硒化鎢和/或二硒化鉬層，所述過渡金屬氧化物納米線為氧化鎢納米線和/或氧化鉬納米線；

任選地，所述過渡金屬氧化物納米線在所述過渡金屬硫族化合物層表面呈三重對稱擇優取向排列的陣列結構。

10.采用權利要求1～7任一項所述的方法和/或權利要求8～9所述的低維混合維度異質結在表面增強拉曼散射檢測、DNA測序、激光、半導體器件、清潔能源、儲能器件領域中的用途。