[发明专利]一种制备单层过渡金属二硫化物柔性光电探测器的方法

说明书

本发明公开了一种制备单层过渡金属二硫化物柔性光电探测器的方法，包括如下步骤：首先以过渡金属氧化物和升华硫为原料，采用化学气相沉积法制备单层薄膜；接着采用真空镀膜法，以铜网为硬质掩膜版在PDMS‑1柔性基底上图形化金属电极；最后将单层过渡金属二硫化物薄膜从生长衬底转移到柔性基底，此过程先将单层过渡金属二硫化物转移到PMMA薄膜上，再将PMMA粘附有单层过渡金属二硫化物薄膜的那一面贴附到PDMS‑2上，溶解掉PMMA薄膜后以PDMS‑2为支撑层，通过定位转移法将单层过渡金属二硫化物薄膜转移到柔性基底PDMS‑1上。本发明光电探测器表现出良好的光敏特性，本发明拓宽了单层过渡金属二硫化物光电探测器在柔性电子设备的应用领域。

技术领域

本发明涉及光电探测器制备技术领域，具体涉及一种制备单层过渡金属二硫化物柔性光电探测器的方法。

背景技术

光电探测器是利用光与半导体相互作用，将携带信息的光信号转换为易于识别和处理的电信号的一种光电器件。随着半导体器件制造技术的发展，光电探测器的尺寸趋向微型化，具有类石墨层状结构的单层过渡金属二硫化物以其超高的表体比、优异的电学和光学性能、柔性透明等特性受到广泛关注。

柔性光电器件在一定范围内形变(弯曲、折叠、扭转、压缩或拉伸)的条件下仍可工作，因而成为研究热点。目前，单层过渡金属二硫化物光电探测器的研究主要停留在硬质基底，这限制了传统光电探测器在柔性、可拉伸可弯曲及透明器件领域的应用。相比之下，柔性光电探测器可满足下一代光电子器件在轻量化设计、便于携带、大面积兼容性、可移植性优异、可扩展性高以及制备成本低等方面的需求，因而在光电子器件领域具有十分重要的应用前景。但是柔性衬底不耐高温，所以单层过渡金属二硫化物在柔性衬底上直接生长不易实现。而单层过渡金属二硫化物厚度只有不到1nm，其转移至柔性基底的工艺也非常复杂。目前基于单层过渡金属二硫化物的柔性光电探测器的制备还未见报道。

发明内容

为了解决以上问题，本发明公开了一种简单的单层过渡金属二硫化物柔性光电探测器的制备方法，在降低工艺难度及成本的基础上解决了传统硬质单层过渡金属二硫化物光电探测器无法发生形变的问题。

实现上述目的，为本发明提出的技术方案是：

一种制备单层过渡金属二硫化物柔性光电探测器的方法，包括以下步骤：

步骤一、采用化学气相沉积法制备单层过渡金属二硫化物:首先将过渡金属源和硫源按照1:10～1:100的质量比分别置于管式炉高温区和低温区，再将清洗之后的生长衬底置于钼源下游5～10cm处，高温区以10～15℃/min升至750～800℃，并在氩气流速为60～110sccm的条件下升至反应温度后保温10～30min，最后自然冷却至室温，得到单层过渡金属二硫化物薄膜材料；

步骤二、取一块表面干净平整的PDMS-1柔性材料作为基底，在其表面覆盖适当规格的掩膜版，并用高温胶带将掩膜版和柔性基底固定在一起，然后置于真空镀膜机腔体，将金属电极沉积在其表面；

步骤三、蒸镀结束后取下步骤二所得样品表面的掩膜版，得到表面图形化金属电极的PDMS-1柔性基底；

步骤四、将步骤一所得生长衬底置于70～80℃的加热台上预热，取少量PMMA溶液滴于生长衬底表面，使用匀胶机甩匀衬底表面的PMMA溶液，重复该步骤数次后形成紧贴于生长衬底表面的PMMA胶合层；

步骤五、将步骤四所得样品置于去离子水中浸泡数分钟，利用去离子水使生长衬底和贴附有单层过渡金属二硫化物的PMMA胶合层分离，得到表面附着有单层过渡金属二硫化物薄膜的PMMA胶合层；

步骤六、将步骤五所得的表面粘附有单层过渡金属二硫化物薄膜的PMMA胶合层平整贴在柔性材料PDMS-2表面，并在其表面施加压力使支撑层PDMS-2与单层过渡金属二硫化物薄膜紧密贴合；