一种大面积单层半导体二维WS2薄膜材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种大面积单层半导体二维WS2薄膜材料及其制备方法和应用，属于材料技术领域，以WO3和S作为前驱体，氩气作为载气，通过调节氢气的引入时机，可以有效控制WS2的成核和生长，实现大面积，层数可控的WS2的制备。本发明专利技术提供的方法，成本低廉，可控性好，重复性强。经过本发明专利技术方法制备得到的大面积单层半导体二维WS2薄膜材料，由于具有大面积、单晶型等特点，能够在光电探测器器件中表现出优异的光响应速度，具有实用价值。具有实用价值。具有实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种大面积单层半导体二维WS2薄膜材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于材料
，特别涉及一种半导体二维WS2薄膜材料的制备方 法，可用于制作场效应晶体管和光电探测器。

技术介绍

[0002]WS2是一种二维层状半导体材料，在室温下表现出较高的荧光量子产率，同 时还具有明显的自旋轨道耦合性，这些优异的性质使得其在电子和光电子器件领 域具有广泛的应用前景。而最终能否走向实际应用取决于大面积单层WS2是否能 够实现可控制备。目前，二维WS2材料的制备方法主要包括机械剥离法、液相剥 离法和化学气相沉积法，相比较于前两种方法，化学气相沉积法因为生长效率高， 可控性好，便于大面积合成而成为最为广泛的制备方法。
[0003]目前，采用化学气相法制备WS2通常采用WO3和S作为前驱体，氩气作为 载气。由于WO3熔点较高，因此一般需要通入氢气作为还原气体。该方法通常 是在整个体系升温阶段即通入氢气。但由于H2会使WO3过早地还原为熔点更高 的WO2甚至是W，使得整个管式炉体系内产生的蒸气压更小，不利于WS2进一 步的成核、扩散和生长，因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大面积单层半导体二维WS2薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括：以WO3和S作为前驱体，以氩气和氢气作为载气，在固定的生长温度保温10min，然后停止加热，自然冷却至室温，即制得大面积单层半导体二维WS2材料，反应过程中通过改变氢气的引入时机控制WS2的成核和生长。2.根据权利要求1所述的大面积单层半导体二维WS2薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)取WO3于反应容器中放置在管状部件的中心位置处，再将该管状部件放置于高温炉的中心，之后将两片含有二氧化硅层的硅片倒扣于放置WO3的容器上；取硫粉置于另一容器中位于管状部件上游距中心15
±
0.5cm的位置；2)在高温炉中通入氩气以排除炉内的空气，然后将氩气流量调节为100
±
1sccm，改变氢气的引入时机，达到所设生长温度850
±
10℃后，在该条件下继续生长10min之后，自然降温，制得大面积单层WS2薄膜材料。3.根据权利要求2所述的大面积单层半导体二维WS2薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所用WO3和硫粉的质量比为1:2。4.根据权利要求2所述的大面...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨如森，李晓波，张建斌，周楠，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：