[发明专利]一种制备稀土元素掺杂二维过渡金属硫族化合物异质结的特殊方法

说明书

本发明涉及一种制备稀土元素掺杂二维过渡金属硫族化合物异质结的特殊方法，清洗硅片基底，分别称取钼酸铵四水合物，胆酸钠和三价稀土氯化物，PVP、NVP与PVA来制备掺杂二维过渡金属硫族化合物前驱体和转移液；将硅片放入匀胶机，旋涂前驱体溶液；在管式炉进气处置放盛满正十二硫醇的瓷舟，硅片放置在管式炉膛中心位置；通入载气，进行加热生长，生长完成后，利用转移液转移，使用转移平台与另一个生长有二维过渡金属硫族化合物的硅片进行堆叠，制备异质结，最后去除转移膜，异质结制备完成。利用液相辅助CVD生长方法，实现了将稀土元素掺杂进二维过渡金属硫族化合物，利用改进的湿法转移，减少了化学药品对样品的污染，并保证了转移后异质结的质量。

技术领域

本发明属于二维材料制备领域，具体而言，涉及一种制备稀土元素掺杂二维过渡金属硫族化合物异质结的特殊方法。

背景技术

自2004年石墨烯成功剥离以来，二维材料领域引起了广泛关注，其中范德华异质结是由原子级厚度的二维材料堆叠构成的一种量子材料，不仅克服了石墨烯的禁带障碍，而且还表现出较好的各向异性的电学和光学行为、高电荷态密度、量子约束效应和灵活性。这些优点以及其混合异质结构的多样性使二维层状材料吸引了基础物理研究和电子、光电子、光子学和柔性器件的高端应用。稀土元素(RE)在f轨道上有丰富的价电子，稀土元素掺杂能够改变TMDs材料电子结构，使之具有新的光电特性，通过稀土元素掺杂以调节TMDs材料发光特性，对于丰富其应用大有裨益。

在已报道的研究中，单层TMDs掺杂稀土的相关报道较少，采用的稀土元素基本为Er或Eu，且材料制备方法均为干法合成。另外稀土掺杂二维异质结的相关报道也较少，目前仅有Er掺杂MoS₂/Si异质结与WS₂：Er/MoS₂：Yb的纳米片异质结的相关研究，因此，本发明的目的提出了一种使用液相前驱体和掺杂剂，使原料具备分子级别均匀性，实现稀土元素分别掺杂进单层TMDs，并且利用湿法转移制备不同稀土元素掺杂层二维异质结的新构思，利用液相辅助CVD方法以及特殊溶液转移方法成功制备出不同稀土掺杂层的二维过渡金属硫族化合物异质结。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种制备稀土元素掺杂二维过渡金属硫族化合物异质结的特殊方法。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种制备稀土元素掺杂二维过渡金属硫族化合物异质结的特殊方法，包括以下步骤：

步骤一，基底的清洗：将硅片基底进行清洗，以彻底清除基底上的杂质；

步骤二，前驱体原料的准备：分别称取钼酸铵四水合物，胆酸钠和三价稀土氯化物，利用“溶胶-凝胶”法，将原料充分分散混匀，构建出化学平衡的体系，与原来直接蒸发三价稀土氯化物相比，能保证稀土离子充分掺杂进二维过渡金属硫族化合物中；

步骤三，旋涂前驱体：将硅片放置在匀胶机正中心，吸取前驱体溶液，进行旋涂；

步骤四，采用单温区管式炉进行化学气相沉积反应：在管式炉进气处置放一个盛满正十二硫醇的瓷舟，将涂有前驱体的基底推入管式炉膛中心位置，在还原性载气的通入下，加热到反应温度进行基底上的生长；

步骤五，制备转移液：分别称取PVP、NVP与PVA于两个烧杯中，进行转移液一和转移液二的制作；

步骤六，旋涂转移液：将硅片放置在匀胶机正中心，分别吸取转移液一和二，进行旋涂；

步骤七，搭建异质结：将转移下来带有二维过渡金属硫族化合物的转移膜利用转移平台对应地搭建到另一个选好的生长有二维过渡金属硫族化合物的硅片上，进行异质结的制备；

步骤八，去除转移膜：异质结搭建完成后，将带有转移膜的硅片泡到热水里进行去除转移膜。