一种单层二硫化钼薄膜的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107299333A(43)申请公布日2017.10.27(21)申请号201710382686.9(22)申请日2017.05.26(71)申请人西安理工大学地址710048陕西省西安市金花南路5号(72)发明人蒲红斌杨勇杜利祥张珊邸君杰(74)专利代理机构西安弘理专利事务所61214代理人胡燕恒(51)Int.Cl.C23C16/30(2006.01)C23C16/52(2006.01)C23C16/448(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种单层二硫化钼薄膜的制备方法(57)摘要本发明的公开了一种单层二硫化钼薄膜的制备方法，包括以下步骤：步骤1，通过使用真空管式炉设置三个温区，将硫粉置于一温区；将三氧化钼粉置于二温区；将衬底放在带盖的坩埚底部，然后将坩埚放置在三温区；步骤2，向真空管式炉中通载气；步骤3，将二温区加热到150～350℃，将三温区加热到150～350℃；步骤4，将二温区加热到580～800℃，得气态的MoO3-x，其中0<x≤1；将三温区加热到550～750℃；步骤5，加热一温区到130～220℃，得到硫蒸气；将二温区加热到800～950℃，将三温区加热到750～900℃；调整载气流速，通过载气将所述硫蒸气及所述气态的MoO3-x携带至坩埚反应腔内，在衬底表面形成单层二硫化钼薄膜。本发明将衬底置于准封闭坩埚内，降低了反应源的成核密度，获得了单层二硫化钼薄膜。CN107299333ACN107299333A权利要求书1/1页1.一种单层二硫化钼薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，通过使用真空管式炉设置三个温区，将硫粉置于一温区；将三氧化钼粉置于二温区；将衬底放在带盖的坩埚底部，然后将坩埚放置在三温区；步骤2，向真空管式炉中通载气；步骤3，第一加热阶段：将二温区加热到150～350℃，将三温区加热到150～350℃，保持60～180min；步骤4，第二加热阶段：将二温区加热到580～800℃，保持5～20min，得气态的MoO3-x，其中0<x≤1；将三温区加热到550～750℃，保持5～20min；步骤5，第三加热阶段：加热一温区到130～220℃，保持10～60min，得到硫蒸气；将二温区加热到800～950℃，将三温区加热到750～900℃，保持10～60min；调整载气流速，通过载气将所述硫蒸气及所述气态的MoO3-x携带至坩埚反应腔内，在衬底表面形成单层二硫化钼薄膜。2.根据权利要求1所述的一种单层二硫化钼薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1中，硫粉与三氧化钼粉质量比为：1：20～1：150。3.根据权利要求1所述的一种单层二硫化钼薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述衬底为硅、锗、碳化硅、氧化硅、蓝宝石、云母、氮化镓或石英。4.根据权利要求1所述的一种单层二硫化钼薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2中所述载气为高纯氮气、氩气、稀释氢气或高纯惰性气体，通入载气的流速为100～500ccm。5.根据权利要求1所述的一种单层二硫化钼薄膜的制备方法，其特征在于，步骤5中，调整载气流速至10～80ccm。6.根据权利要求1所述的一种单层二硫化钼薄膜的制备方法，其特征在于，步骤3中第一加热阶段二温区及三温区的升温速率为5～30℃/min。7.根据权利要求1所述的一种单层二硫化钼薄膜的制备方法，其特征在于，步骤4中第二加热阶段二温区及三温区的升温速率为15～50℃/min。8.根据权利要求1所述的一种单层二硫化钼薄膜的制备方法，其特征在于，步骤5中第三加热阶段一温区的升温速率为20～40℃/min。9.根据权利要求1所述的一种单层二硫化钼薄膜的制备方法，其特征在于，步骤5中第三加热阶段二温区及三温区的升温速率为5～50℃/min。2CN107299333A说明书1/6页一种单层二硫化钼薄膜的制备方法技术领域[0001]本发明涉及化学气相沉积制备技术领域，具体涉及一种单层二硫化钼薄膜的制备方法。背景技术[0002]随着硅基集成电路技术中器件的特征尺寸越来越小，已经达到了器件物理的极限。二硫化钼是过渡金属硫化物的一种二维材料，随着层数减小到单层，其带隙能从1.2eV增加到1.8eV，由间接带隙半导体变为直接带隙半导体，表现出比表面积大、发光效率增加等优点。尤其是二硫化钼作为场效应器件的沟道材料时表现出短沟道效应的免疫作用，改善了目前硅基器件存在的缺陷。其次，由于优越的光物质相互作用、轨道自旋耦合等新奇的物理属性，为二硫化钼在光电子器件、自旋电子学领域的应用提供了发展空间。[0003]目前制备二硫化钼的主要方法有机械剥离法、液相超声剥离法、物理气相淀积法和化学气相淀积法。机械剥离法虽然能制备出质量