[发明专利]一种二维材料扭角WS2

说明书

本发明公开了一种二维材料扭角WS₂的制备及二维材料扭角WS₂，二氧化硅/硅片为衬底，钨源和硫粉为原料，在所述衬底的二氧化硅面采用化学气相沉积法进行二维材料扭角WS₂的生长；所述二维材料扭角WS₂的生长容器为石英管，石英管内通入氩气作为运载气体；在所述的石英管内还设置了两端开口的石英试管，用于放置进行化学气相沉积的钨源和衬底；氩气的流量为50～180sccm；化学气相沉积的反应温度为750～850℃。该实验工艺简单，成本低廉，所制备的二维材料扭角WS₂表面均匀平整、质量高，对于研究新型扭角光电子学及光电集成器件有重要的意义。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，涉及一种二维材料扭角WS₂的制备及二维材料扭角WS₂。

背景技术

WS₂是具有层状结构的过渡金属硫族化合物，具有类石墨烯层状结构。单层WS₂由三层原子构成，钨原子和硫原子的平面都呈六角阵列方式排列，钨原子夹在两层硫原子之间，形成了具有“三明治”构的S-W-S原子层结构。钨原子分别与上下两层临近的三个硫原子以共价键相结合。同样的，每个硫原子分别与三个钨原子以共价键相结合，形成三棱锥位。多层或者块状WS₂由单层堆叠而成。WS₂具有独特的二维层状结构，导致其具有优异的力学性能、电学性能、光学性能独特的理化性能。其中化学气相沉积法对WS₂在半导体性能方面的应用具有重大意义，是目前公认的最有前景的WS₂的制备方法。近年来，研究者们对WS₂的研究逐渐增加，但通过CVD法一步制备扭角WS₂材料的研究相对有限。为此，发明人经过潜心研究，发明了一种通过一步CVD法来制备二维材料扭角WS₂，并获得了二维材料扭角WS₂。

发明内容

本发明提供了一种一步CVD法二维材料扭角WS₂的制备及二维材料扭角WS₂。实验工艺过程简单，原料易于获取，制备出的扭角WS₂具有清洁的表面、质量高，莫尔角分布范围广。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案包括：

一种二维材料扭角WS₂的制备方法，以二氧化硅/硅片为衬底，在所述衬底的二氧化硅面采用化学气相沉积法进行二维材料扭角WS₂的生长；生长容器为石英管，石英管内的载气为惰性气体；按照载气的流向，在所述的石英管内放置硫源，硫源的下游设置两端开口的石英试管，石英试管内放置钨源和衬底；所述载气的流量为50～180sccm；化学气相沉积的反应温度为750～850℃。

可选的，所述的二氧化硅/硅片衬底有两片，两个二氧化硅/硅片衬底的二氧化硅面分别向上或向下背对叠放，在衬底前0.5cm位置放置钨源。

可选的，所述的钨源为三氧化钨粉末或氯化钨粉末；所述的硫源为S粉末；所述的钨源用量为10～40mg，硫源足量。

可选的，所述的钨源添加NaCl，NaCl的添加量为1～4mg。

可选的，所述的载气的升温速率为10～50℃/min。

可选的，所述的钨源和硫源相距3～8cm。

可选的，所述的化学气相沉积的生长时间为5～30min。

优选的，一种二维材料扭角WS₂的制备方法，具体包括：

(1)二氧化硅/硅衬底裁剪成0.9cm*3cm的片状，二氧化硅面背对叠放在内部两端开口的内径为10mm的石英试管中；

(2)20mg的钨源放在衬底前0.5cm处的石英试管中，并添加1mg的氯化钠；