[发明专利]一种一步法制备厘米级碳点/二硫化钼薄膜的方法

说明书

本发明公开了一种一步法制备厘米级碳点/二硫化钼薄膜的方法，属于半导体材料制备技术领域。本发明提供的方法可以在制备二硫化钼薄膜的同时沉积碳点，即一步法完成碳点/二硫化钼薄膜的制备。本发明提供的方法可以合成多种结构的尺寸可控的碳点/二硫化钼薄膜。本发明制备的碳点/二硫化钼薄膜，丰富了二硫化钼的物理化学特性，拓展了其在光电、电化学催化等领域上的应用。

1.技术领域

本发明属于半导体材料制备技术领域，尤其涉及一种一步法制备厘米级碳点/二硫化钼薄膜的方法。

2.背景技术

二维过渡金属硫族化合物(TMDCs)是一类面内以共价键连接、层间以范德华力相互作用的层状材料。二硫化钼(MoS₂)作为最早被研究的TMDCs之一，因其独特的物理化学性能成为近几年研究的热点。为了进一步调制MoS₂的性能及拓展其应用范围，将碳点与MoS₂是一种可行的选择，因为碳点可以有效促进光照下MoS₂光生电荷的分离和转移，以及在二维结构丰富的活性位点上参与氧化还原反应等。

目前碳点/MoS₂薄膜制备主要是以MoS₂粉末为载体、水热法制备为主，缺点在于质量较低以及在后续应用在需要加以粘结剂成膜等缺点，因此研究以MoS₂薄膜为载体、厘米级的碳点/MoS₂薄膜的制备仍然是一个挑战，无论在基础研究还是实际应用上都具有重要的研究意义。

3.发明内容

本发明的目的在于：提供一种一步法制备厘米级碳点/MoS₂薄膜的方法，丰富MoS₂的物理化学特性，拓展其在光电、电化学催化等领域上的应用。

本发明采用的技术方案如下：

一种通过一步法制备厘米级碳点/MoS₂薄膜的方法，包括以下步骤：

(1)清洗衬底：将厘米级尺寸的重掺p型二氧化硅(SiO₂/Si)或蓝宝石衬底放入丙酮超声15min，无水乙醇15min，去离子水15min，用氮气枪吹干。

(2)清洗石英舟：将石英舟在1mol/L氢氧化钠溶液中浸泡30min，然后置于去离子水中清洗；多次更换去离子水，以去除石英舟表面残留的氢氧化钠，最后用氮气枪吹干。

(3)制备碳点/MoS₂薄膜：a)用电子秤称量硫粉(S)、五氯化钼(MoCl₅)粉末和石蜡粉末，将称量好的S粉放入石英舟里放置在管式炉的第一个温区，将称量好的MoCl₅粉末和石蜡S粉混合放入石英舟里放置在管式炉的第二个温区，将生长衬底放入第三温区，如图1所示；b)在氩气气氛下，将第一温区、第二温区和第三温区均升温至110℃，保温10min，去除水蒸气；c)在氩气气氛下,将生长腔室抽至生长压强，接着将第一温区、第二温区和第三温区分别升温至生长温度，然后保温生长时间，进行碳点/MoS₂薄膜生长，最后自然冷却至室温，即得到厘米级的碳点/MoS₂薄膜。

进一步地，步骤(3)中，S粉质量为30-200mg。

进一步地，步骤(3)中，MoCl₅粉末质量为2-50mg。

进一步地，步骤(3)中，石蜡粉末质量为5-100mg。

进一步地，步骤(3)中，生长压强为50-10⁴Pa。

进一步地，步骤(3)中，氩气流量为50-500sccm。

进一步地，步骤(3)中，第一温区温度(S粉)为150-350℃。