[发明专利]低维混合维度异质结及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种制备低维混合维度异质结的方法，其特征在于，包括：

(1)将过渡金属氧化物和碱性溶液进行混合处理，得到前驱体溶液；

(2)在基底表面涂覆所述前驱体溶液，将得到的基底与硫族单质供给至保护性还原气氛下进行加热处理，以便在所述基底表面形成过渡金属硫族化合物层；

(3)对所述过渡金属硫族化合物层进行氧等离子体处理，以便在所述过渡金属硫族化合物层表面形成过渡金属氧化物纳米线，得到低维混合维度异质结。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)满足下列条件中的至少之一：

将所述过渡金属氧化物、所述碱性溶液和碱金属盐进行所述混合处理；

所述过渡金属氧化物包括三氧化钨和/或三氧化钼；

所述碱性溶液为氨水溶液；

所述混合处理的温度为60～80℃、时间为30～90min。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，满足下列条件中的至少之一：

所述前驱体溶液中，所述过渡金属氧化物的浓度为(1～20)mg/mL；

所述过渡金属氧化物和所述碱金属盐的质量比为8：(1～5)；

所述碱金属盐包括氯化钠、碘化钠和碘化钾中的至少之一。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中满足下列条件中的至少之一：

所述过渡金属硫族化合物层的层数为单层和/或少层；

所述加热处理在管式炉中进行，将所述硫族单质置于所述基底的上气流处，控制对所述硫族单质的加热温度低于对所述基底的加热温度；

所述基底的材质包括硅片、Al₂O₃、硅酸盐中的至少之一；

所述硫族单质选自硒粉和/或硫粉；

所述保护性还原气氛包括保护性气体和还原性气体，所述保护性气体包括氮气和/或惰性气体，所述还原性气体包括氢气。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述加热处理包括升温阶段和保温阶段，所述升温阶段在所述保护性气体气氛下进行，所述保温阶段在所述保护性还原气氛下进行；

任选地，所述加热处理中，所述保护性气体的体积流量为80～240sccm；

任选地，所述还原性气体的体积流量为4～30sccm；

任选地，在所述保温阶段，所述保护性气体的体积流量与所述还原性气体的体积流量之比为(10～20)：1。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述硫族单质为硒粉，并满足下列条件中的至少之一：

所述硒粉的加热温度为340～450℃；

所述基底的加热处理的保温温度为750～850℃、保温时间为3～10min。

7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述氧等离子体处理的频率为40kHz、时间为2～75s；和/或，

所述过渡金属氧化物纳米线的长度为1～4μm、直径为0.01～0.3μm。

8.采用权利要求1～7中任一项所述的方法制备得到的低维混合维度异质结，其特征在于，包括：

基底；

过渡金属硫族化合物层，所述过渡金属硫族化合物层位于所述基底表面；

过渡金属氧化物纳米线，所述过渡金属氧化物纳米线位于所述过渡金属硫族化合物层远离所述基底的一侧的表面上。

9.根据权利要求8所述的低维混合维度异质结，其特征在于，所述过渡金属氧化物纳米线的长度为1～4μm、直径为0.01～0.3μm；

任选地，所述过渡金属硫族化合物层为二硒化钨和/或二硒化钼层，所述过渡金属氧化物纳米线为氧化钨纳米线和/或氧化钼纳米线；

任选地，所述过渡金属氧化物纳米线在所述过渡金属硫族化合物层表面呈三重对称择优取向排列的阵列结构。

10.采用权利要求1～7任一项所述的方法和/或权利要求8～9所述的低维混合维度异质结在表面增强拉曼散射检测、DNA测序、激光、半导体器件、清洁能源、储能器件领域中的用途。