[发明专利]一种二维半导体合金、其制备方法及用途

权利要求书

1.一种二维半导体合金的制备方法，其特征在于，所述二维半导体合金的通式为MoS_2(1-x)Se_2x，其中0＜x≤1；

所述方法为：无氧环境中，加热分别放置于石英管中的硫化钼和硒化钼至挥发，保持挥发温度，在通入的保护性气体气流的作用下，挥发后的硫化钼和硒化钼在硅基底上化学气相沉积形成二维半导体合金材料。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热的温度≥940℃；

优选地，所述硫化钼的加热温度为940～960℃，硒化钼的加热温度为940～1025℃；所述硒化钼的加热温度优选较硫化钼的加热温度高；

优选地，所述保持挥发温度的时间为5～15min，优选10min；

优选地，化学气相沉积的温度为800～600℃；

优选地，所述硅基底为经过氧化性处理的硅片，优选覆盖有一层SiO₂的硅片，进一步优选覆盖有一层厚度为220～300nm厚度的SiO₂的硅片，特别优选覆盖有一层厚度为270nm厚度的SiO₂的硅片。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当需要制备二维半导体合金MoS_2(1-x)Se_2x的0＜x≤0.4时；所述化学气相沉积的温度在气流方向上的温度梯度为45～60℃/cm；硒化钼和硫化钼的温差ΔT为0～40℃；所述保护性气体中含有0～20v%的氢气；

当需要制备二维半导体合金MoS_2(1-x)Se_2x的0.4＜x≤1时；所述化学气相沉积的温度在气流方向上的温度梯度为60～70℃/cm；硒化钼和硫化钼的温差ΔT为50～85℃；所述保护性气体中含有30～60v%的氢气。

4.如权利要求1～3之一所述的方法，其特征在于，当硫化钼和硒化钼的质量独立地选自0.02～0.1g时，制备得到的二维半导体合金的二维形状为三角形；

当硫化钼和硒化钼的质量独立地选自0.1g以上时，制备得到的二维半导体合金的二维形状为连续大面积延伸面。

5.如权利要求1～4之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）将硒化钼、硫化钼和硅基底按照气流方向依次分别放置于石英管中；

（2）除去石英管中的氧化性气体；

（3）以1.5～4sccm的流速通入含有20v%以下的氢气的惰性气体，同时加热分别放置的硫化钼和硒化钼至940℃以上至挥发，保温5～15min；挥发的硫化钼和硒化钼在气流下游降温至750～600℃时，沉积于硅基底上；石英管中，在气流方向上的温度梯度为45～60℃/cm；

（4）冷却至室温，获得0＜x≤0.4的二维半导体合金MoS_2(1-x)Se_2x。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）将硒化钼、硫化钼和硅基底按照气流方向依次分别放置于石英管中；（2）除去石英管中的氧化性气体；

（3）以3～10sccm的流速通入含有50v%以上的氢气的惰性气体，同时加热分别放置的硫化钼和硒化钼至940℃以上至挥发，保温5～15min；挥发的硫化钼和硒化钼在气流下游降温至800～650℃时，沉积于硅基底上；石英管中，在气流方向上的温度梯度为60～70℃/cm；

（4）冷却至室温，获得0.4＜x≤1的二维半导体合金MoS_2(1-x)Se_2x。