[发明专利]一种富含缺陷簇单层MoS2

说明书

本发明涉及电学材料制备技术领域，具体涉及一种富含缺陷簇单层MoSsubgt;2/subgt;、制备方法及其应用，利用CVD方法合成富含3Fesubgt;Mo/subgt;‑Vsubgt;S/subgt;缺陷簇的单层Fe掺杂MoSsubgt;2/subgt;样品，在单层2D TMDs中制备丰富的替位掺杂‑空位形成的缺陷簇，并研究该类缺陷簇对单层2D TMDs物理性质的影响，对未掺杂单层MoSsubgt;2/subgt;和含3Fesubgt;Mo/subgt;‑Vsubgt;S/subgt;缺陷簇单层MoSsubgt;2/subgt;的电学测试表明3Fesubgt;Mo/subgt;‑Vsubgt;S/subgt;缺陷簇对单层MoSsubgt;2/subgt;提供了空穴掺杂(P型掺杂)作用，与常见孤立Fesubgt;Mo/subgt;掺杂对单层MoSsubgt;2/subgt;样品造成电子掺杂(N型掺杂)的情况完全不同，此外，3Fesubgt;Mo/subgt;‑Vsubgt;S/subgt;缺陷簇的存在使得单层Fe掺杂MoSsubgt;2/subgt;样品与金属电极间形成良好的欧姆接触，消除了金属‑半导体之间的肖特基接触势垒。

技术领域

本发明涉及电学材料制备技术领域，具体涉及一种富含缺陷簇单层MoS₂、制备方法及其应用。

背景技术

以MoS₂为代表的二维过渡金属硫族化合物(Two-Dimensional Transition MetalDichalcogenides，2D TMDs)由于其自身的超薄层状结构以及多种新颖和独特的性质在后摩尔时代先进电子器件研究中得到了广泛关注。利用缺陷调控2D TMDs的性质是该研究领域的重要内容。替位掺杂是目前调控2D TMDs(尤其是单层MoS₂)性质的一种主要手段，但是大部分研究都局限于研究孤立单一掺杂缺陷对2D TMDs的影响。缺陷簇是指材料中相邻的相同或不同缺陷之间通过相互作用形成的一类缺陷形式，对传统块材半导体(如ZnO)和离子导体(如CeO₂)的性质具有重要的影响，但是在2D TMDs中如何有效制备缺陷簇以及缺陷簇对2D TMDs的性质有何影响尚未得到充分研究。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

本发明的目的在于解决如何在在2D TMDs中有效制备丰富的替位掺杂-空位形成的缺陷簇的问题，提供了一种富含缺陷簇单层MoS₂、制备方法及其应用。

为了实现上述目的，本发明公开了一种富含缺陷簇单层MoS₂的制备方法，包括以下步骤：

S1，将铁盐、含钼化合物与卤素盐的混合物或钼酸铁与卤素盐的混合物作为前驱体放置在容器中；

S2，在盛放前驱体的容器正上方放置一片干净的生长衬底；

S3，将固体硫源放置在另一个容器中或者使用气体硫源硫化前驱体；

S4，将盛放前驱体和硫源的两个容器分别放置在双温区管式炉的高温区和低温区，将惰性气体通入炉管，排尽空气，然后将惰性气体流量调低并升高高温区的温度，待高温区温度升到预定温度时开始加热低温区，待高温区升高到生长温度时，低温区恰能升高至固体硫源气化的温度，使高温区和低温区各自进行反应，待反应完成后，使反应体系降至室温，完成缺陷簇单层MoS₂的生长。

所述步骤S1中铁盐为铁的氯化物或铁的硫化物，含钼化合物为钼粉、钼的氧化物、含钼卤盐、含钼硫酸盐、含钼铵盐和含钼有机盐中的任意一种。

所述步骤S1中卤素盐为氟、氯、溴、碘与锂、钠、钾、铯形成的所有卤素盐中的任意一种。

所述步骤S1中钼酸铁和卤素盐的质量比为1：1～1：9，前驱体的质量为1～5mg。