一种基于路易斯酸浓度实现PdSe2的p型掺杂定量方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种基于路易斯酸浓度实现PdSe2的p型掺杂定量方法，包括：在衬底上沉积一层Pd薄膜，然后在Ar/H2气氛下，在管式炉中对Pd薄膜进行后硒化处理形成PdSe2，即得沉积有PdSe2的衬底；配制不同浓度的SnCl4‑

【技术实现步骤摘要】
一种基于路易斯酸浓度实现PdSe2的p型掺杂定量方法及应用


[0001]本专利技术属于新一代信息
，具体涉及一种基于路易斯酸浓度实现PdSe2的p型掺杂定量方法及应用。

技术介绍

[0002]面向柔性电子学和新一代信息
所存在的p型导电二维材料种类匮乏的问题，所需要的电子元器件将采用传统刚性硅材料的替代材料，亦即二维材料，那么传统半导体物理的基本结构p型硅
‑
n型硅组成的p
‑
n结，将转变为二维材料的p
‑
n结，例如二硒化钯
‑
二硫化钼结构，然而，目前存在的p型电导性的二维材料种类稀少、电学可调控性差，阻碍了基于二维材料的柔性电子学及新一代信息技术的发展。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于路易斯酸浓度实现PdSe2的p型掺杂定量方法及应用，以解决上述的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于路易斯酸浓度实现PdSe2的p型掺杂定量方法，具体步骤如下：步骤一：制备PdSe2薄膜；首先在衬底上沉积一层Pd薄膜，然后在Ar/H2气氛下，在管式炉中对Pd薄膜进行后硒化处理，在380℃
‑
400℃下形成PdSe2，即得沉积有PdSe2的衬底；步骤二：Lewis酸处理法掺杂PdSe2；将SnCl4溶液溶于乙醇溶液中，配制成不同浓度的SnCl4‑
乙醇溶液；之后将沉积有PdSe2的衬底分别浸泡在不同SnCl4‑
乙醇溶液中20
>‑
40min后，取出各样品备用；步骤三：制备晶体管；将步骤二的样品分别制成晶体管PdSe2，之后测试各晶体管PdSe2的阈值电压；步骤四：线性拟合；将步骤三测得的阈值电压与SnCl4掺杂浓度之间进行线性拟合，得到阈值电压偏移ΔV
Threshold
与掺杂浓度c的相关方程，利用相关方程反推即实现PdSe2的p型定量掺杂。
[0005]进一步优选的，步骤一中Ar的体积流量为135 sccm，H2的体积流量为15 sccm。
[0006]进一步优选的，步骤二中SnCl4‑
乙醇溶液的浓度分别为0、20、40、60、100
ꢀµ
L
·
mL
‑1。
[0007]进一步优选的，晶体管PdSe2采用以下方法制备：将沉积有PdSe2的衬底作为全局栅电极，随后在PdSe2薄膜上沉积了图案化的Ti/ Au 薄膜，两个Ti / Au焊盘分别作为漏极和栅极，通过在光学显微镜下使用手术刀隔离周围的薄膜来定义通道区域，晶体管PdSe2沟道的长度和宽度分别为50和1000
ꢀµꢀ
m。
[0008]一项所述的基于路易斯酸浓度实现PdSe2的p型掺杂定量方法在晶体管中的应用。
[0009]进一步优选的，用于逻辑门开关。
[0010]本专利技术的技术效果和优点：本专利技术提供了一个通用的p型掺杂方法，为低维材料尤
其是二维材料的可控掺杂，提供了普适性的技术，为助力新一代信息技术所需要的新型p型材料及其电子元器件的发展起到了重要基础技术。
附图说明
[0011]图1为本专利技术硒化法大面积生长PdSe2全薄膜图；图2为本专利技术过SnCl4浸泡法Lewis酸处理的PdSe2图；图3为本专利技术路易斯酸处理PdSe2的p型掺杂示意图；图4为本专利技术阈值电压偏移与SnCl4掺杂浓度的线性拟合图；图5为本专利技术原子构型与能带调控的关系图；图6为本专利技术TEM表征图；图7为本专利技术PdSe2和SnCl4处理的PdSe2在与Sn
ꢀ‑ꢀ
Cl键振动相关的波长范围内的拉曼光谱图；图8为本专利技术PdSe2在乙醇中的拉曼光谱图；图9为本专利技术( a )PdSe2和( b ) Sn掺杂PdSe2的EDX图谱图；图10为本专利技术PdSe2通道浸入乙醇中稀释的SnCl4溶液中的Lewis酸处理方案图；图11为本专利技术( a ) PdSe2FET的输出曲线和( b )从( a )的选定区域放大的曲线图；图12为本专利技术 PdSe2和Sn掺杂PdSe2的能带结构和投影态密度图；图13为本专利技术SnCl4处理的PdSe2器件中p型掺杂的保持图；图14为本专利技术PdSe2和Sn掺杂PdSe2的AFM照片对比图。
具体实施方式
[0012]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0013]实施例1：本实施例提供一种基于路易斯酸浓度实现PdSe2的p型掺杂定量方法，具体包括以下步骤：步骤一：制备PdSe2薄膜，首先利用电子束蒸发仪在Si/SiO2晶片上沉积一层Pd薄膜，然后在Ar (135 sccm) / H2（15 sccm）气氛下，在水平管式炉中对Pd薄膜进行后硒化处理，在380℃下形成PdSe2；硒化后，在Pd膜中观察到明显的颜色变化，表明转变为PdSe2，利用拉曼光谱进一步证实了PdSe2的形成，拉曼光谱（图1中的(e)）在142.1、218.4、202.1和252.7 cm
‑1处表现出四个突出的峰，分别对应于PdSe2的,,, and振动模式，理论上，PdSe2晶格中存在6个振动模式（,,,, and）；因此，PdSe2的拉曼光谱应该显示出6个显著的峰，然而，和模的峰在142.1 cm
‑ꢀ1处重叠形成单峰，此外，and峰相互靠近，在252.7 cm
‑1处只观察到单一峰，因此，PdSe2的拉曼光谱只有四个峰，AFM高度剖面分析显示Pd和
PdSe2薄膜的厚度分别为5和18 nm ，本实施例得到的PdSe2层数为40层，通过对每层总厚度除以0.4 nm来估算。
[0014]在原子分辨率TEM图像中观察到与PdSe2原子结构相对应的皱褶五边形结构，与PdSe2的原子结构相对应，证实了PdSe2的形成，然后将PdSe2薄膜转移到TEM网格上进行低倍成像（图6中的(a)），此外，PdSe2的形成通过集成在TEM室中的能量色散X射线光谱系统进行表征（图6中的(c)），样品中Pd与Se的原子比与PdSe2的化学计量比一致，高分辨TEM分析揭示了PdSe2的晶格结构，其取向，d间距为0.244 nm（图6中的(b)），图1中的(g)显示了PdSe2的原子构型，图1中的(h)
ꢀ‑
(i)显示了PdSe2的Cs校正的原子分辨TEM图像，在图1中的(i)中，PdSe2原子构型用五边形标出。
[0015]对掺杂后的PdSe2薄膜进行了初始SnCl4浸泡处理后的分析，将SnCl4与乙醇混合至浓度为60
ꢀµ
L · mL
‑1，将得到的SnCl4溶液滴在PdSe2薄膜上（图2中的(a)），通过光学显微镜观察，与PdSe2（图2中的(b)）相比，Sn掺杂的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于路易斯酸浓度实现PdSe2的p型掺杂定量方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一：制备PdSe2薄膜；首先在衬底上沉积一层Pd薄膜，然后在Ar/H2气氛下，在管式炉中对Pd薄膜进行后硒化处理，在380℃
‑
400℃下形成PdSe2，即得沉积有PdSe2的衬底；步骤二：Lewis酸处理法掺杂PdSe2；将SnCl4溶液溶于乙醇溶液中，配制成不同浓度的SnCl4‑
乙醇溶液；之后将沉积有PdSe2的衬底分别浸泡在不同SnCl4‑
乙醇溶液中20
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40min后，取出各样品备用；步骤三：制备晶体管；将步骤二的样品分别制成晶体管PdSe2，之后测试各晶体管PdSe2的阈值电压；步骤四：线性拟合；将步骤三测得的阈值电压与SnCl4掺杂浓度之间进行线性拟合，得到阈值电压偏移ΔV
Threshold
与掺杂浓度c的相关方程，利用相关方程反推即实现PdSe2的p型定量掺杂。2.根据权利要求1所述的一种基于路易斯酸浓度实现PdSe2的p型掺杂定量方法，其特征在于：步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：逄金波，杨嘉丽，周伟家，刘瑞，刘宏，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：