[发明专利]一种硫化钼薄膜及其制备方法

说明书

本发明属于微纳制造相关技术领域，其公开了硫化钼薄膜及其制备方法，该方法包括以下步骤：(1)在基底上旋涂光刻胶并通过光刻来得到光刻胶图形；(2)采用镀膜工艺在该基底上沉积一层钼源薄膜，该钼源薄膜覆盖该光刻胶图形；(3)去除该基底上的光刻胶及覆盖该光刻胶的钼源薄膜以得到图形化钼源薄膜；(4)将该基底放入高温气氛炉内，并在该图形化钼源薄膜的上方放置衬底，同时该高温气氛炉逐渐升温，待该高温气氛炉内的温度达到钼源升华温度后向该高温气氛炉内通入硫源气体；接着，该高温气氛炉进一步加热到预定温度后保温预定时间，并将制得的硫化钼薄膜自该高温气氛炉内取出。本发明提高了硫化钼薄膜的质量，灵活性较好，效率较高。

技术领域

本发明属于微纳制造相关技术领域，更具体地，涉及一种硫化钼薄膜及其制备方法。

背景技术

柔性电子技术是将有机或者无机材料电子器件制作在柔性可延性塑料或者薄金属基板上的电子器件制备技术，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景。柔性电子技术的发展目标并不是同传统硅基电子技术在高速、高性能器件领域内竞争，而是实现具有大面积、柔性化和低成本特征的器件和产品。因此，在大面积柔性基板上低成本制备出芯片特征尺寸更小的、性能更高的晶体管器件是柔性电子技术发展的关键。

近年来，以石墨烯为代表的二维原子级厚度薄膜因其优异的物理特性及独特的结构特征脱颖而出，正成为新一代柔性电子技术研究的热点。基于roll-to-roll工艺制备的石墨烯透明导电薄膜长度已经达到100m，并成功替换ITO薄膜应用于部分智能手机屏幕中。晶体管器件是电子工业的基础，然而大面积的石墨烯是一种零禁带材料，以此作为沟道的晶体管很难被关断，电流开关比也很小，石墨烯薄膜在晶体管器件中的应用受到严重的限制。因此，具有半导体性质的石墨烯材料逐渐被重视。原子级厚度MoS2薄膜等因同时具有类石墨烯结构、高电子迁移率和优异的半导体特性，成为了薄膜晶体管器件中非常有潜力的沟道材料。

然而，MoS₂薄膜器件的制备与应用仍然存在较多问题，如利用块体机械剥离制备的薄膜尺寸非常小且产率较低，不适合大面积应用，CVD制备虽然为大面积制备提供了可能，但目前制备的薄膜面积依然偏小，且缺陷较多且导致载流子迁移率降低，尤其是在连续薄膜刻蚀过程中，MoS₂薄膜反复与有机溶剂接触，严重影响薄膜质量。相应地，本领域存在着发展一种质量较好的硫化钼薄膜及其制备方法的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种硫化钼薄膜及其制备方法，其基于硫化钼薄膜的制备特点，研究及设计了一种质量较好的硫化钼薄膜及其制备方法。本发明通过设置平行的衬底及基底，且两者之间形成均匀稳定的反应气氛，如此很大程度上提高了硫化钼薄膜的质量及面积，且可同时制作出图形化硫化钼薄膜及连续硫化钼薄膜。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种硫化钼薄膜的制备方法，该制备方法主要包括以下步骤：

(1)在基底上旋涂光刻胶并通过光刻来得到光刻胶图形；

(2)采用镀膜工艺在所述基底上沉积一层钼源薄膜，所述钼源薄膜覆盖所述光刻胶图形；

(3)去除所述基底上的光刻胶及覆盖所述光刻胶的钼源薄膜以得到图形化钼源薄膜；

(4)将所述基底放入高温气氛炉内，并在所述图形化钼源薄膜的上方平行设置一衬底，同时所述高温气氛炉逐渐升温，待所述高温气氛炉内的温度达到钼源升华温度后向所述高温气氛炉内通入硫源气体；接着，所述高温气氛炉进一步加热到预定温度后保温预定时间，并将制得的硫化钼薄膜自所述高温气氛炉内取出。

进一步地，步骤(4)后还包括采用稀释氨水清洗所述硫化钼薄膜的步骤；所述基底上形成的硫化钼薄膜为图形化硫化钼薄膜，所述图形化硫化钼薄膜的形状与所述光刻胶图形的形状相一致；所述衬底上形成的硫化钼薄膜为连续硫化钼薄膜。

进一步地，所述预定温度为780℃～850℃；所述预定时间为3min～20min。