一种晶圆级过渡金属硫属化合物单晶生长的方法技术

本发明专利技术公开了一种晶圆级过渡金属硫属化合物单晶生长的方法，所述方法包括以下步骤：1)将金箔置于钨箔上，熔融后固化，得到单晶金(111)；2)将过渡金属氧化物粉末放置在金(111)/钨基底正下方；3)将硫属单质放置于基底的上游；4)通入氩气，将基底和硫属单质分别加热至不同温度，之后恒温，数分钟后在基底上生长得到单一取向的单层过渡金属硫属化合物，延长时间即可得到晶圆级单晶过渡金属硫属化合物单层薄膜。本发明专利技术以金(111)作为生长基底，外延生长单晶过渡金属硫属化合物薄膜，能够通过控制过渡金属硫属化合物的畴区取向，实现同一取向畴区的无缝拼接，是一种实现晶圆级单层过渡金属硫化物单晶的方法。

A method for single crystal growth of transition metal chalcogenides at wafer level

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆级过渡金属硫属化合物单晶生长的方法
本专利技术属于材料领域，具体地，本专利技术涉及利用常压化学气相沉积的方法，以单晶金箔作为基底，制备单一取向的单层二硫化钼、二硫化钨等过渡金属硫属化合物，从而得到晶圆级单晶过渡金属硫属化合物薄膜。
技术介绍
近年来，二维层状过渡金属硫属化合物(MX2,M＝Mo,W；X＝S,Se)作为一种新兴材料，凭借其优异的热稳定性、柔性、高迁移率等优点，成为下一代电子及光电子器件的明星材料。然而，这些器件的性能极易受到材料质量的影响，例如，材料的晶界和缺陷会作为载流子散射中心，极大影响器件的迁移率等性能。为了解决这一问题，人们希望尽量减少或消除晶界数量，制备大畴区或大尺寸的高质量过渡金属硫属化合物单晶。在众多的合成方法中，化学气相沉积法(chemicalvapordeposition,CVD)由于可调参数多、可放大等优点，被认为是最有望实现高质量过渡金属硫属化合物可控制备的方法。要实现大尺寸过渡金属硫属化合物单晶的制备，通常可采取单核生长和多核生长两种方式。单核生长是指在基底上只形成一个晶核，该晶核逐渐长大。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶圆级过渡金属硫属化合物单晶生长的方法，所述方法包括以下步骤：/n1)将多晶金箔清洗后，高温长时间退火；清洗钨箔，自然晾干；/n2)将退火后的金箔放置于清洗晾干后的钨箔上，在惰性气氛中高温加热使金箔熔融；恒温数分钟后自然降温，使液态金固化形成金111单晶；/n3)将步骤2)重新固化后的金/钨作为基底，放置在过渡金属氧化物粉末的正上方；/n4)在相对于基底的气流上游放置硫属单质；/n5)通入氩气，待气流稳定后，将基底和硫属单质分别加热至不同温度，之后恒温，数分钟后在基底上生长得到厘米级单层过渡金属硫属化合物单晶。/n

【技术特征摘要】
1.一种晶圆级过渡金属硫属化合物单晶生长的方法，所述方法包括以下步骤：
1)将多晶金箔清洗后，高温长时间退火；清洗钨箔，自然晾干；
2)将退火后的金箔放置于清洗晾干后的钨箔上，在惰性气氛中高温加热使金箔熔融；恒温数分钟后自然降温，使液态金固化形成金111单晶；
3)将步骤2)重新固化后的金/钨作为基底，放置在过渡金属氧化物粉末的正上方；
4)在相对于基底的气流上游放置硫属单质；
5)通入氩气，待气流稳定后，将基底和硫属单质分别加热至不同温度，之后恒温，数分钟后在基底上生长得到厘米级单层过渡金属硫属化合物单晶。


2.根据权利要求1所述的晶圆级过渡金属硫属化合物单晶生长的方法，其特征在于，所述多晶金箔按照如下方式清洗：将多晶金箔依次置于稀盐酸和丙酮中进行超声清洗，随后用氮气吹干，完成金箔的清洗。


3.根据权利要求1所述的晶圆级过渡金属硫属化合物单晶生长的方法，其特征在于，所述多晶金箔按照如下方式高温长时间退火：将清洗后的多晶金箔置于管式炉中，在大气氛围下加热至900-980℃，恒温5-8小时，自然降温。


4.根据权利要求1所述的晶圆级过渡金属硫属化合物单晶生长的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳锋，杨鹏飞，潘双嫄，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11