一种二维层状-非层状范德华异质结构及制备方法、应用技术

本申请涉及无机半导体技术领域，特别涉及一种二维层状

【技术实现步骤摘要】
一种二维层状
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非层状范德华异质结构及制备方法、应用


[0001]本申请涉及无机半导体
，特别涉及一种二维层状
‑
非层状范德华异质结构及制备方法、应用。

技术介绍

[0002]二维材料具有原子级超薄的厚度，与硅基技术高度兼容，因此受到了研究人员越来越多的关注。由二维材料组装而成的异质结构
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范德华异质结构逐渐兴起，提供一个全新的平台去实现单个材料无法实现的功能，例如隧道晶体管、发光二极管和太阳能电池等。目前的二维范德华异质结构主要基于二维层状材料之间的组合，与二维层状材料相比，二维非层状材料具有更丰富的材料体系，某些方面具有更突出的物理特性，与层状材料具有很强的互补性，例如III
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V族半导体具有直接带隙结构和比硅更高的载流子迁移率，金属硫族化合物具备突出的光电、光伏性能。如果能将这些非层状材料二维化，使其与二维层状材料结合为二维层状材料
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二维非层状材料范德华异质结构，可解决二维层状材料与非层状材料集成时面临的多物理失配限制问题，将它们各自独特的功能有机的结合在一起，结合能带工程、界面工程等手段精准调控异质结构性能，可以实现更新颖的电子、光电子性质。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供一种二维层状
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非层状范德华异质结构及制备方法，本申请提供的二维层状
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非层状范德华异质结构将层状材料和非层状材料结合，可以实现材料特性的优势互补。
[0004]第一方面，本申请提供了一种二维层状
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非层状范德华异质结构的制备方法，包括以下步骤：
[0005]采用机械剥离法或气相沉积法在基底上制备层状二硫化钼纳米片；
[0006]采用气相沉积法在云母衬底上制备非层状硒化铅纳米片；
[0007]在所述云母衬底上悬涂聚甲基丙烯酸甲酯并加热，形成聚甲基丙烯酸甲酯支撑膜；
[0008]移去云母衬底，则硒化铅纳米片粘附在聚甲基丙烯酸甲酯支撑膜上；
[0009]将硒化铅纳米片放置在二硫化钼纳米片上，利用有机溶剂溶解聚甲基丙烯酸甲酯支撑薄膜，即得到二维层状
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非层状范德华异质结构。
[0010]一些实施例中，所述基底为Si/SiO2基底。
[0011]一些实施例中，Si/SiO2基底中SiO2的厚度为100
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300nm。
[0012]一些实施例中，层状二硫化钼纳米片的厚度为0.7
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10nm，层状二硫化钼纳米片的横向尺寸为5
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20μm。一些优选实施例中，层状二硫化钼纳米片的厚度为3
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8nm。
[0013]一些实施例中，非层状硒化铅纳米片的厚度为5
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100nm，非层状硒化铅纳米片的横向尺寸为20
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50μm。一些优选实施例中，非层状硒化铅纳米片的厚度为30
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50nm。
[0014]一些实施例中，加热的方式为在120℃条件下烘烤。
[0015]一些实施例中，所述有机溶剂为丙酮或氯仿。
[0016]第二方面，本申请还提供了利用上述制备方法制得的二维层状
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非层状范德华异质结构。
[0017]一些实施例中，所述硒化铅纳米片和二硫化钼纳米片部分重叠。
[0018]第三方面，本申请还提供了上述二维层状
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非层状范德华异质结构的应用，所述二维层状
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非层状范德华异质结构用于制备晶体管、整流器和光电探测器。
[0019]本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：本申请通过定位转移技术，对层状二硫化钼纳米片和非层状硒化铅纳米片进行人工堆垛，将二维层状材料和二维非层状材料结合制备得到范德华异质结构，解决了二维层状材料与二维非层状材料集成时面临的多物理失配限制问题，实现了材料特性的优势互补，可以实现超高的电流开关比(～108)、电流整流比(～106)，以及优异的光电性能。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本申请实施例提供的二维层状
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非层状范德华异质结构的示意图；
[0022]图2为本申请实施例提供的二维层状
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非层状范德华异质结构的制备方法的流程示意图；
[0023]图3为实施例1得到的二维层状
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非层状范德华异质结构器件的光学显微镜图片；
[0024]图4为实施例1得到的二维层状
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非层状范德华异质结构器件工作为晶体管时，器件在不同偏压条件下的电流
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栅压转移曲线；
[0025]图5为实施例1得到的二维层状
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非层状范德华异质结构器件工作为整流器时，器件在不同栅压条件下的电流
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偏压输出曲线；
[0026]图6为实施例1得到的二维层状
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非层状范德华异质结构器件工作为光电探测器时，在473nm入射激光下的器件性质；
[0027]图7为实施例1得到的二维层状
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非层状范德华异质结构器件在473nm入射激光以及不同栅压条件下的光开光变化图；
[0028]图8为实施例2得到的二维层状
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非层状范德华异质结构器件工作为晶体管时，器件在不同偏压条件下的电流
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栅压转移曲线；
[0029]图9为实施例2得到的二维层状
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非层状范德华异质结构器件工作为整流器时，器件在不同栅压条件下的电流
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偏压输出曲线。
具体实施方式
[0030]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0031]本申请实施例提供了一种二维层状
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非层状范德华异质结构，本申请提供的二维层状
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非层状范德华异质结构将层状材料和非层状材料结合，可以实现材料特性的优势互补。
[0032]图1是本申请实施例提供的二维层状
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非层状范德华异质结构的示意图，参考图1，本申请提供的二维层状
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非层状范德华异质结构包括从下到上依次设置在Si/SiO2基底上的层状二硫化钼纳米片和非层状硒化铅纳米片，层状二硫化钼纳米片为N型半导体，非层状硒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二维层状
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非层状范德华异质结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用机械剥离法或气相沉积法在基底上制备层状二硫化钼纳米片；采用气相沉积法在云母衬底上制备非层状硒化铅纳米片；在所述云母衬底上悬涂聚甲基丙烯酸甲酯并加热，形成聚甲基丙烯酸甲酯支撑膜；移去云母衬底，则硒化铅纳米片粘附在聚甲基丙烯酸甲酯支撑膜上；将硒化铅纳米片放置在二硫化钼纳米片上，利用有机溶剂溶解聚甲基丙烯酸甲酯支撑薄膜，即得到二维层状
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非层状范德华异质结构。2.根据权利要求1所述的二维层状
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非层状范德华异质结构的制备方法，其特征在于，所述基底为Si/SiO2基底。3.根据权利要求2所述的二维层状
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非层状范德华异质结构的制备方法，其特征在于，Si/SiO2基底中SiO2的厚度为100
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300nm。4.根据权利要求1所述的二维层状
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非层状范德华异质结构的制备方法，其特征在于，层状二硫化钼纳米片的厚度为0.7
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10nm。5.根据权利要求1所述的二维层状
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【专利技术属性】
技术研发人员：何军，尹蕾，程瑞清，姜健，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：