[发明专利]一种具有氢气敏感效应的二硫化钼/硅异质薄膜器件及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种具有氢气敏感效应的二硫化钼/硅异质薄膜器件，其特征在于：包括Si衬底与MoS₂薄膜层，MoS₂薄膜层设置在Si衬底表面。

2.根据权利要求1所述的一种具有氢气敏感效应的二硫化钼/硅异质薄膜器件，其特征在于：所述Si衬底为p型Si单晶衬底，电阻率为1～10Ωcm^-1；所述MoS₂薄膜层厚度为30～50nm。

3.根据权利要求1所述的一种具有氢气敏感效应的二硫化钼/硅异质薄膜器件，其特征在于：所述Si衬底表面还覆盖有掩模片，掩模片位于MoS₂薄膜层与Si衬底之间。

4.根据权利要求1所述的一种具有氢气敏感效应的二硫化钼/硅异质薄膜器件，其特征在于：所述Si衬底与MoS₂薄膜层上压制有金属电极，金属电极连接导线。

5.一种具有氢气敏感效应的二硫化钼/硅异质薄膜器件的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)选取Si衬底，对其进行清洗，然后采用化学腐蚀方法去除清洗后Si衬底表面氧化层；

(2)对去除表面氧化层的Si衬底进行干燥，然后覆盖掩模片；

(3)将覆盖掩模片的Si衬底放入真空腔，在Ar气环境下，采用直流磁控溅射技术，利用电离出的离子轰击MoS₂靶材，在Si衬底表面沉积MoS₂薄膜层，制得MoS₂/Si异质薄膜；

(4)分别在MoS₂/Si异质薄膜的MoS₂薄膜和Si衬底上完成金属电极的压制，并引出导线，制得MoS₂/Si异质薄膜器件。

6.根据权利要求5所述的一种具有氢气敏感效应的二硫化钼/硅异质薄膜器件的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述Si衬底为p型Si单晶衬底，尺寸为10×10mm，电阻率为1～10Ωcm^-1；清洗过程如下：将Si衬底依次在高纯酒精和丙酮溶液中多次超声清洗，每次清洗的时间长度为180s；，所述Si衬底表面氧化层的去除过程如下：将Si衬底在氢氟酸溶液中浸泡50～70s，氢氟酸溶液的质量浓度为3～5％。

7.根据权利要求5所述的一种具有氢气敏感效应的二硫化钼/硅异质薄膜器件的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述Si衬底干燥过程是用干燥氮气将衬底吹干，氮气纯度为99.5％；所述掩模片材料为钼，厚度为0.1mm，尺寸为10×10mm，孔径尺寸为5×5mm。

8.根据权利要求5所述的一种具有氢气敏感效应的二硫化钼/硅异质薄膜器件的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述真空腔的背底真空度为5×10^-5Pa，真空条件是由机械泵和分子泵双级真空泵共同制得；所述MoS₂靶材为MoS₂陶瓷耙，靶材纯度为99.9％，所述Ar气气压维持1.0Pa不变，靶基距为50mm，薄膜的沉积温度为100℃，薄膜层厚度为30～50nm。

9.根据权利要求5所述的一种具有氢气敏感效应的二硫化钼/硅异质薄膜器件的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述金属电极和导线材料分别是In和Cu，其中In的纯度为99.5％，金属电极直径和厚度均为3mm，Cu导线直径为0.1mm。

10.如权利要求1所述的一种具有氢气敏感效应的二硫化钼/硅异质薄膜器件在制备H₂传感器件方面的应用。