[发明专利]一种原位控制法制备过渡金属硫属化物平面异质结的方法

权利要求书

1.一种制备二维层状过渡金属硫属化合物平面异质结的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

(1)处理衬底；

(2)分别配制钼源和钨源的前驱体溶液；

(3)将步骤(2)中所述钼源和钨源的前驱体溶液加热烤干作为钼源和钨源，将钼源和钨源放入管式炉中，并在管式炉中放置好步骤(1)中处理好的衬底，以及硫源或硒源；

(4)沉积钼源：向管式炉中通入载气，管式炉加热至温度达到750～780℃时，将钼源移动到衬底正下方，硫或硒蒸汽在载气的作用下挥发至钼源处发生反应，并在衬底上沉积MoS₂或MoSe₂；

(5)沉积钨源：步骤(4)沉积钼源结束后，继续升温，升温至850～880℃后，将钨源移动到步骤(4)中沉积了钼源的衬底的正下方，在衬底上继续沉积WS₂或WSe₂；

(6)生长结束后，并通入氩气以冲走未反应的钼源和钨源以及加速降温，待自然冷却至室温，取出样品，即得到平面异质结。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述衬底为Si或SiO₂。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中以(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O为原料，配制钼源的前驱体溶液；以(NH₄)₁₀W₁₂O₄₁·xH₂O为原料，配制钨源的前驱体溶液。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中将步骤(2)中所述钼源和钨源的前驱体溶液分别放入两个石英舟中，加热烤干作为钼源和钨源，之后将装有钨源和钼源的两个石英舟分放在另一个带拉环的石英舟的左右两侧；同时有另一个两端和顶部未封口的石英管，此石英管顶部内两侧有凸起，使得步骤(1)中所述的衬底能够放置在其顶部；将带拉环的石英舟与石英管组合；用有钩的石英杆钩住石英舟的拉环，用铁环固定在有钩的石英杆上，将此搭好的装置放入管式炉中，使得衬底处于管式炉的第二加热温区；步骤(3)所述的硫或硒源放置在管式炉的第一加热温区。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)沉积钼源时，先向管式炉中通入载气，通过移动外部磁铁环使得钼源偏离衬底；在管式炉加热至温度达到750～780℃时，再通过移动外部磁铁环使得钼源处于衬底正下方，在衬底上沉积MoS₂或MoSe₂。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述载气为氩气和氢气的混合气体，在衬底上沉积MoS₂或MoSe₂的时间为8-12min。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)沉积钨源时，待步骤(4)沉积钼源结束后，继续升温，升温至850～880℃后，通过移动外部磁铁环，使得钨源处于衬底正下方，在衬底上继续沉积WS₂或WSe₂。

8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，步骤(5)中升温至810～840℃时，需要通入H₂活化MoS₂或MoSe₂的边缘。

9.根据权利要求1～8任一项所述的方法制备得到的二维层状过渡金属硫属化合物平面异质结。

10.权利要求9所述的二维层状过渡金属硫属化合物平面异质结在光电子器件的应用。