[发明专利]一种MoS2/MoO2异质结的制备方法

说明书

一种MoS₂/MoO₂异质结的制备方法，属于纳米光电子材料制备技术领域，可解决现有异质结的制备方法容易引入杂质，重复性差的问题，以固态S和MoO₃为前驱体，经过化学气相反应后在目标衬底上合成MoS₂/MoO₂异质结，其中，管式炉温区中S蒸汽的浓度可以通过载气流量的大小来调节。相比于定位机械转移法，该方法可以稳定高效地制备大面积MoS₂/MoO₂异质结，也可以扩展到以二维过渡金属硫族化合物为基础的范德华异质结的制备中。所得到MoS₂/MoO₂异质结既可以用于科学研究，又可以用于制作纳米光电子器件。

技术领域

本发明属于纳米光电子材料制备技术领域，具体涉及一种MoS₂/MoO₂异质结的制备方法。

背景技术

由于其独特的物理性质，二维过渡金属硫族化合物MX₂(M=Mo，W；X=S，Se)引起了人们的广泛关注，并在光电子和能源等领域展现出极大的潜在应用价值，但众所周知，单一材料的性能很难全面地满足各个领域的要求。因此，设计以二维过渡金属硫族化合物为基础的范德华异质结成为当今的研究热点。这是由于两种不同材料之间的相互作用可以使异质结具有不同于单一材料的新奇的物理特性。例如，最新的研究结果表明，在SiO₂/Si衬底上生长的MoS₂/MoO₂异质结显示金属性，而在熔融石英衬底上生长的MoS₂/MoO₂异质结则表现出半导体性，并且通过光致发光光谱，在MoS₂/MoO₂异质结中同时观察到了中性激子和带负电的激子，而且带负电的激子可以在室温下稳定存在，这表明MoS₂/MoO₂异质结可以作为纳米光电子材料(Li et al., Adv. Electron. Mater. 2017, 3, 1600335)。

目前，在制备以二维过渡金属硫族化合物为基础的范德华异质结的方法中，定位机械转移法是最直接也是最常用的方法，即把二维过渡金属硫族化合物直接转移到目标材料的表面，但在转移的过程中容易引入杂质，重复性差，所得到的异质结尺寸较小，只适用于科学研究，不适用于工业化生产。因此，寻找一种可以替代定位机械转移法来稳定高效地制备大面积以二维过渡金属硫族化合物为基础的范德华异质结是现在急需解决的一个问题。

发明内容

本发明针对现有异质结的制备方法容易引入杂质，重复性差的问题，提供一种MoS₂/MoO₂异质结的制备方法。

本发明采用如下技术方案：

一种MoS₂/MoO₂异质结的制备方法，包括如下步骤：

第一步，在石英管管式炉中，将装有S粉的陶瓷舟放置于气路下游，装有MoO₃粉末的陶瓷舟放置于气路上游，SiO₂/Si衬底置于石英管管式炉温区中心位置；

第二步，将石英管内的空气抽除，充入载气，直到石英管内的压强恢复至大气压，再将石英管内的气体抽除，再次充入载气，使石英管内的压强恢复到大气压；

第三步，调节载气流量为20-30sccm，加热管式炉，使S蒸汽和MoO₃蒸汽反应，在SiO₂/Si衬底上合成MoS₂/MoO₂异质结。

第一步中，S粉和MoO₃粉末的质量比为100:3，到管式炉中心的距离分别为17cm和10cm，纯度均≥99.99%。