The invention provides a transition metal chalcogenide two-dimensional material - graphene heterostructure and in situ growth method thereof. The method comprises the following steps: providing a substrate, respectively: A source I, II, as well as the carbon source material source, the substrate temperature, the surface of carbon dissolved into the substrate under protective atmosphere, source and source material of II were heated and volatilized, further dissolved in carbon deposited on the surface of the substrate and the reaction of a transition metal chalcogenides two-dimensional materials; step B: control of substrate cooling to the cooling rate of the transition metal chalcogenide materials and two-dimensional substrate precipitates at the interface of graphene, thus obtaining a transition metal chalcogenide compound material of two-dimensional graphene heterostructures. The method has wide window and good repeatability, which lays a good foundation for the preparation of transition metal sulfur compounds, two-dimensional materials and graphene related microelectronic devices.
【技术实现步骤摘要】
一种过渡金属硫族化合物二维材料—石墨烯异质结构及其原位生长方法
本专利技术涉及二维材料制备
,更具体地涉及一种过渡金属硫族化合物二维材料—石墨烯异质结构及其原位生长方法。
技术介绍
自2004年石墨烯被发现以来,探寻其他新型二维晶体材料一直是二维材料研究领域的前沿。正如石墨烯一样,大尺寸高质量的其他二维晶体不仅对于探索二维极限下新的物理现象和性能非常重要,而且在电子、光电子等领域具有诸多新奇的应用。近年来,除石墨烯外,二维六方氮化硼、过渡金属硫族化合物二维材料、黑磷等二维材料也被制备出来,极大地拓展了二维材料的性能和应用。过渡金属硫族化合物二维材料优异的性能有利于它在纳米电子学、光电子学和自旋电子学等领域广泛地应用,被认为是后摩尔时代关键材料之一。除了类似于电子与光电器件这种重要应用,二维材料还可以应用到多种功能化器件中。过去几年中,由不同二维材料堆叠而成的异质结构在器件设计与应用方向又展现出巨大的潜力,基于这些异质结构的研究可用于制备各种功能化器件,例如场效应晶体管、逻辑反相器及光电探测器等。和石墨烯不同,过渡金属硫族化合物二维材料拥有一定的带隙并且带隙和层数有关,其自旋轨道耦合效应结合独特的晶体对称性产生很多有趣的光、电、磁现象。这些优越性质已经在光电器件等领域得到青睐和证实。将石墨烯的高载流子迁移率和良好的电子导电性与过渡金属硫族化合物二维材料优异的光电性能互相补充是制备过渡金属硫族化合物二维材料—石墨烯异质结构的初衷。通过机械剥离的方法可以制备出高质量的石墨烯薄膜和过渡金属硫族化合物二维材料薄膜及其异质结构。然而,机械剥离法成本高、效率低,制 ...
【技术保护点】
一种过渡金属硫族化合物二维材料—石墨烯异质结构的原位生长方法,其特征在于,包括:步骤A:分别提供衬底、源物质Ⅰ、源物质Ⅱ、以及碳源,将所述衬底升温,在保护气体的气氛下使所述碳源溶解到所述衬底的表面,所述源物质Ⅰ与源物质Ⅱ分别受热挥发,进一步在溶解有碳的所述衬底的表面沉积并反应生成一种过渡金属硫族化合物二维材料;以及步骤B:控制所述衬底以一定的降温速率进行降温,在所述过渡金属硫族化合物二维材料与所述衬底的界面处析出石墨烯,从而获得一种过渡金属硫族化合物二维材料—石墨烯异质结构。
【技术特征摘要】
1.一种过渡金属硫族化合物二维材料—石墨烯异质结构的原位生长方法,其特征在于,包括:步骤A:分别提供衬底、源物质Ⅰ、源物质Ⅱ、以及碳源,将所述衬底升温,在保护气体的气氛下使所述碳源溶解到所述衬底的表面,所述源物质Ⅰ与源物质Ⅱ分别受热挥发,进一步在溶解有碳的所述衬底的表面沉积并反应生成一种过渡金属硫族化合物二维材料;以及步骤B:控制所述衬底以一定的降温速率进行降温,在所述过渡金属硫族化合物二维材料与所述衬底的界面处析出石墨烯,从而获得一种过渡金属硫族化合物二维材料—石墨烯异质结构。2.根据权利要求1所述的原位生长方法,其特征在于,所述步骤A具体包括:A1:清洗衬底,分别称取一定质量的源物质I与源物质II;A2:将所述衬底、源物质I、源物质II分别放入加热式化学气相沉积腔室的各个加热区中,保持所述衬底的温度为550-1100℃,通入碳源后,高温退火1min~60min;以及A3:将所述源物质I与所述源物质Ⅱ分别加热至100~300℃和500~950℃,同时通入保护气体5min~60min,生成所述过渡金属硫族化合物二维材料。3.根据权利要求2所述的原位生长方法,其特征在于,所述衬底选自具备一定溶碳能力的金属或合金。4.根据权利要求3所述的原位生长方法,其特征在于,所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:于广辉,吴天如,谢晓明,时志远,陈吉,张燕辉,隋妍萍,陈志蓥,
申请(专利权)人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所,
类型:发明
国别省市:上海,31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。