一种催化剂双辅助的二维过渡金属硫族化合物薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种催化剂双辅助的二维过渡金属硫族化合物薄膜(TMDs)的制备方法。该方法在使用化学气相沉积法制备TMDs薄膜过程中，采用一端开口一端闭合的石英舟盛放金属源，将衬底的生长面朝下扣在石英舟闭合的一端，形成一种半封闭结构，载气携带源在衬底下方形成涡旋，使衬底生长面的源分压更大且更均匀，避免了薄膜不连续以及晶体质量不均匀的问题；同时，采用卤化物催化剂双辅助的方法，在金属源中以及衬底生长面同时添加催化剂，进一步提高了源分压，缩短生长时间；并通过改变旋涂于衬底表面的催化剂溶液的浓度，实现不同层数TMDs薄膜的可控生长。本发明专利技术制备TMDs薄膜的方法具有薄膜厚度可控、晶形完整、重复性高的优点。重复性高的优点。重复性高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种催化剂双辅助的二维过渡金属硫族化合物薄膜的制备方法


[0001]本专利技术属于制备二维材料的
，具体涉及一种二维过渡金属硫族化合物(TMDs)薄膜的制备方法。

技术介绍

[0002]二维过渡金属硫族化合物MX2(M＝Mo、W，X＝S、Se、Te)为继石墨烯之后的又一种新型材料，其独特的能带结构，有效弥补了石墨烯零带隙的缺点，有望广泛应用于微纳光电器件、生物传感器、电化学催化等领域，同时单层TMDs薄膜具有价带劈裂的特性和较大的谷极化率，在自旋电子学、谷电子学方面研究广泛，被认为是后摩尔时代的关键材料之一。二维层状过渡金属硫族化合物(TMDCs)材料的广泛应用迫切需要开发可靠的制备方法。研究人员探索了多种方法来获得高质量的单层TMDs材料，包括机械剥离、分子束外延、物理气相沉积和化学气相沉积(CVD)。在这些方法中，CVD具有可重复制造高质量大面积单层单晶的巨大潜力。
[0003]虽然CVD法制备TMDs材料已有了重大进展，但仍面临诸多问题，例如薄膜厚度不可控、重复性差、源分压不均匀导致薄膜晶体质量不均匀等。利用CVD法合成大面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二维过渡金属硫族化合物薄膜的制备方法，通过化学气相沉积法制备所述薄膜，其特征在于，在金属源中和衬底生长面添加催化剂，采用在水平方向上一端开口一端闭合的石英舟盛放金属源，将衬底的生长面朝下扣在石英舟闭合的一端，形成半封闭结构，然后将石英舟放入管式炉中进行化学气相沉积。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用双温区管式炉进行化学气相沉积，所述双温区管式炉设置有位于载气上游的A温区和位于载气下游的B温区，所述制备方法包括以下步骤：a)将非金属源于坩埚中，置于双温区管式炉的A温区中心；b)将金属源与催化剂混合后，置于一端开口一端闭合的石英舟中；c)在衬底的生长面添加催化剂；d)将衬底的生长面朝下扣在所述石英舟的闭合一端，形成半封闭结构，并将该石英舟置于双温区管式炉的B温区中心，开口端为载气上游；e)重复多次抽真空、通载气步骤，排除管式炉内空气，之后持续通入载气；f)将A温区和B温区升温至所需温度并保温一定时间；g)保温结束后，待管式炉冷却至室温，取出衬底，在衬底生长面获得二维过渡金属硫族化合物薄膜。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述非金属源选自S、Se、Te中的任意一种或多种；所述金属源选自MoO3、WO3中的任意一种或多种。4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐宁，樊腾，刘星辰，张仕雄，王奋陶，孙真昊，姜稼阳，李国平，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：