[发明专利]一种二维材料横向异质结、制备及其应用

权利要求书

1.一种二维材料横向异质结的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(a)：以材料A粉末为原料，在基底表面进行气相沉积，形成材料A的纳米片；

步骤(b)：将材料B1的粉末在逆向载气气流下加热至生长温度，随后再在正向载气气流下使B1沿材料A的纳米片外沿横向生长，生长完成后再通入逆向载气气流，制得二维材料横向异质结A-B1；

所述的逆向指由基底吹向原料粉末的方向；所述的正向指由原料粉末吹向基底的方向；

所述的材料A和材料B1独自选自过渡金属硫族化合物、金属卤化物、过渡金属卤氧化物、金属碳化物或金属氮化物，且A≠B1；

所述的B1选自MoS₂、WS₂、MoSe₂或WSe₂；

WS₂的生长温度为1100℃-1200℃；生长时间为1-15min；正向载气流量为50-350sccm；

WSe₂的生长温度为1030℃-1180℃，生长时间为1-20min；正向载气流量为50-200sccm；

MoS₂的生长温度为1150℃-1200℃，生长时间为1-5min；正向载气流量为50-300sccm；

MoSe₂的生长温度为1180℃-1200℃，生长时间为30s-5min，载气流量为50-200sccm。

2.如权利要求1所述的二维材料横向异质结的制备方法，其特征在于，以Bi粉末为原料，重复i-1次步骤(b)，在带有Bi-1的二维横向异质结材料外沿横向生长Bi，得到结构为A-B1-B2-……Bi的成品；所述i为大于等于2的整数；所述Bi粉末选自过渡金属硫族化合物、金属卤化物、过渡金属卤氧化物、金属碳化物或金属氮化物；且Bi≠B i-1。

3.如权利要求2所述的二维材料横向异质结的制备方法，其特征在于，所述的A-B1-B2-……Bi的成品中，相间隔层的材料相同。

4.如权利要求2所述的二维材料横向异质结的制备方法，其特征在于，i为2或3。

5.如权利要求2～4任一项所述的二维材料横向异质结的制备方法，其特征在于，所述的A选自WS₂或WSe₂；所述的Bi独自选自MoS₂、WS₂、MoSe₂或WSe₂。

6.如权利要求5所述的二维材料横向异质结的制备方法，其特征在于，步骤(a)中，WS₂的生长温度为1100℃-1200℃，生长时间为1-15min，载气流量为30-350sccm；

WSe₂的生长温度为1030℃-1200℃，生长时间为5-20min，载气流量为50-200sccm。

7.如权利要求6所述的二维材料横向异质结的制备方法，其特征在于，逆向载气流量均为200～500sccm。

8.一种权利要求2～7任一项所述的制备方法制得的二维材料横向异质结，其特征在于，包括生长在基底表面的材料A的纳米片，以及沿二维材料A的纳米片边沿依次横向成长的B1、B2、……、Bi；其中，i为2或3。

9.一种权利要求8所述二维材料横向异质结的应用，其特征在于，将其用于制备光伏器件、光电检测器、发光二级管、激光二极管、量子阱器件、以及p-n-p三极管、反相器、光子晶体。