CN103194729A - 金属硫属化物薄膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属硫属化物薄膜的制备方法，用于用硫族元素源和金属元素源以气相沉积的方式在基片上生长出金属硫属化物薄膜，包括：提供能够分别独立控温的三个温度区域；其中，所述硫族元素源、金属元素源、基片分别放置在所述三个温度区域；控制三个温度区域，使得所述硫族元素源蒸发以产生硫族元素源蒸汽；所述金属元素源蒸发以产生金属元素源蒸汽以及加热所述基片至预定沉积温度；提供载气并使其顺序流过所述三个温度区域，从而将所述硫族元素源蒸汽与所述金属元素源蒸汽载送至基片上沉积并生长形成所述金属硫属化物薄膜。本发明方法简单，制备的薄膜质量较高，避免了繁琐的先期人工引入形核点步骤，有效保证样品的纯度以及表面的清洁。

Description

金属硫属化物薄膜的制备方法

技术领域

本发明涉及纳米材料制备领域，特别是涉及金属硫属化物薄膜的制备方法。

背景技术

二维材料石墨烯由于其优异的物理性质和高迁移率引起了科学领域的研究热潮。然而，由于石墨烯是零带隙材料，基于石墨烯的场效应晶体管并不能有效地截止且电流的开关比率很低。虽然研究者们通过很多方法尝试打开其带隙，但迄今为止，获得的最大带隙的量级仅几百meV，这限制其在大规模集成化晶体管和逻辑电路上的广泛应用。

近来，人们把目光投向了另一类二维材料—过渡金属硫属化物(TDMCs)。这一类材料的分子结构通式可以表示成MX₂（其中M为过渡金属，如Mo，W，V等，X为S，Se，Te等），这类材料具有1-2eV的自然带隙，物理性能优异，在场效应晶体管方面有着很大的应用前景。其中，二硫化钼（MoS₂）是一种原子级平整的二维n型半导体材料，层层之间靠微弱的范德瓦尔斯作用力结合，层间分子靠很强的共价键结合。二硫化钼是间接带隙材料，带隙宽度1.2eV，但研究发现，当二硫化钼的层数从多层减少为单层（0.65nm）时，其由间接带隙转变为带隙宽度为1.8eV的直接带隙。单层二硫化钼的直接带隙使其产生光致发光现象，这使其在光电子器件方面也有着潜在的应用。

对于大规模集成化晶体管，人们希望晶体管的尺寸越小越好，然而传统硅基MOS场效应管在特征尺寸小于22nm时遇到了瓶颈。值得注意的是，当二硫化钼薄膜的厚度减少至单层时，仍然可以具有优异的电学特性。据Radisavljevic B.等报道[参见文献Single-layer MoS₂transistors.Nature Nanotech.6，147-150(2011)]，采用机械剥离法制备的单层二硫化钼场效应晶体管的迁移率高达200cm²V^-1s^-1，开关电流比达10⁸。因此，基于二硫化钼场效应晶体管有着将晶体管推向更小极限尺寸的潜力。

目前，二硫化钼薄膜的制备方法与石墨烯类似，主要分为：“自上而下”和“自下而上”两种。“自下而上”的制备方法主要包括：机械剥离法，液相剥离法，锂离子插层法，激光减薄法，溶液超声法等。这些方法能够获得单分子层的二硫化钼薄膜，薄膜厚度可以薄至0.7nm，但存在如下缺点：获得的二硫化钼薄膜尺寸小，且尺寸、位置以及厚度都不可控，样品制备过程的随机性很大程度上限制其大规模集成化生产。“自下而上”的制备方法主要是利用不同的反应源以及反应条件，通过气相沉积获得较大面积的二硫化钼薄膜。如Lee Y.H.等[参见文献Synthesis of large-area MoS₂ atomic layers with chemicalvapor deposition.Adv.Mater.24，2320-2325(2012)]先在衬底上旋涂类似于苯环分子的溶液（如reduced-graphene oxide，PTCDA）作为形核的催化剂，再用硫粉和三氧化钼粉末在单温区管式炉中高温共蒸从而在基片上沉积二硫化钼薄膜。Zhan Y.等[参见文献Large-areavapor-phase growth and characterization of MoS₂ atomic layers on aSiO₂ substrate.Small 8，966-971(2012)]使用电子束蒸发在基片上先沉积5nm金属钼，再与固态硫共蒸得到二硫化钼薄膜。Liu K.K.等[参见文献Growth of large-area and highly crystalline MoS₂ thin layers oninsulating substrates.Nano Lett.12，1538-1544(2012)]先在蓝宝石基片上旋涂(NH₄)₂MoS₄溶液，然后在硫蒸气中裂解得到二硫化钼薄膜，再从蓝宝石上转移到二氧化硅衬底上进行电学表征。“自下而上”的方法制备的薄膜样品尺寸大，可覆盖整个基片，有望实现大规模晶体管器件的集成。上述几种方法至少存在以下缺陷：均需要两步工作，工艺较为复杂，且二硫化钼薄膜的厚度难以精确控制。目前，大面积可控制备二硫化钼薄膜仍具有很大的挑战。

发明内容

化学气相沉积是有望实现大面积可控生长二硫化钼薄膜的方法之一。为了实现大面积可控生长二硫化钼薄膜，申请人进行了大量的研究工作。在研究的过程中，申请人发现，蒸发源的蒸发温度、基片的沉积温度对于沉积产物的生长速率以及生长形貌有十分关键的影响。对于单温区的管式炉，中心温区两侧的温度梯度很大，很难精确地调控硫粉的蒸发温度和基片的沉积温度。任何参数的微小变动都会很大地影响实验结果。以Lee Y.H.等的工作为例，三氧化钼粉末源放在单温区管式炉的中心温区，将旋涂类似苯环分子的溶液的基片悬于三氧化钼源的上方，硫粉放在上游温度较低处，中心温区在650℃时保温15分钟，在基片上得到具有单层，三层以及多层结构的二硫化钼薄膜。对于该实验，如果不采用完全相同规格的管式炉（如温区长度、管式炉内径等），按其提供的实验参数，很难得到与其相同的实验结果，可重复性很差。申请人经过研究发现，在上述实验过程中，由于温度梯度很大，要求每次实验的参数必须十分精确，否则例如即使反应源的位置发生很小的变化，沉积在基片上的产物形貌差别都会发生很大差别，这对于薄膜的可控生长是十分不利的。申请人惊奇的发现，若采用单独控制加热的方式分别对硫源和钼源以及基片加热，可以制备出大面积且膜厚度均匀可控的二硫化钼薄膜结构，且该方法适用于其他层状金属硫属化物薄膜的制备。

因此，本发明的目的是提供一种金属硫属化物薄膜的制备方法，用来制备的结晶质量好的薄膜结构。

为了实现上述目的，本发明提供了一种金属硫属化物薄膜的可控生长方法，用于用硫族元素源和金属元素源以气相沉积的方式在基片上生长出金属硫属化物薄膜，包括：

提供能够分别独立控温的第一温度区域、第二温度区域和第三温度区域；其中，所述硫族元素源放置在所述第一温度区域，所述金属元素源放置在所述第二温度区域，所述基片放置在所述第三温度区域；

控制所述第一温度区域达到第一预定温度以加热所述硫族元素源，使得所述硫族元素源蒸发以产生硫族元素源蒸汽；控制所述第二温度区域达到第二预定温度以加热所述金属元素源，使得所述金属元素源蒸发以产生金属元素源蒸汽；控制所述第三温度区域达到第三预定温度以加热所述基片；

提供载气并使其顺序流过所述第一温度区域、所述第二温度区域和所述第三温度区域，从而将所述硫族元素源蒸汽与所述金属元素源蒸汽载送至第三温度区域，并在所述基片上沉积并生长形成所述金属硫属化物薄膜。

在一种实施方式中，所述第一加热温区、第二加热温区以及第三加热温区沿水平方向顺次布置。

在一种实施方式中，所述第一加热温区、第二加热温区以及第三加热温区可以由管式炉提供，所述第一加热温区、第二加热温区以及第三加热温区的相邻温区之间设置有隔热区。

在一种实施方式中，所述第一加热温区、第二加热温区、第三加热温区以及隔热区的长度分别可以为10-20cm，5-15cm、15-25cm以及3-8cm。

在一种实施方式中，所述硫族元素源可以选自S、Se、Te其中之一的元素单质，或包含S、Se、Te其中之一元素的化合物；所述金属元素源可以选自包含Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、Zr、Sn、Ge其中之一元素的化合物。

在一种实施方式中，所述硫族元素源可以为硫粉，所述金属元素源可以为三氧化钼。

在一种实施方式中，所述第一加热温区、第二加热温区以及第三加热温区的温度可以分别设置为120-150℃、500-600℃、700-800℃。

在一种实施方式中，所述硫粉与三氧化钼的摩尔比可以为20-100：1。

在一种实施方式中，所述硫粉可以为300-600mg，三氧化钼可以为30-60mg。

在一种实施方式中，所述管式炉内的气压可以为1-1.5torr。

本发明实施例至少存在以下技术效果：

1）本发明通过分别独立调节硫族元素源、金属元素源的蒸发温度和基片的沉积温度来控制生长速率，从而控制金属硫属化物薄膜的厚度和尺寸。

2）本发明可生长出尺寸在300nm左右的准单层二硫化钼薄片，通过延长反应时间，可得到大面积、高质量的准单层薄膜。

3）由于本发明制备的二硫化钼薄膜的结晶质量好，使得采用本发明的二硫化钼薄膜制备的场效应晶体管性能优异，开关比高达10⁶，迁移率高达30cm²V^-1s^-1，优于目前采用沉积方式制备的二硫化钼薄膜的开关电流比为10⁵，迁移率为6cm²V^-1s^-1的结果。

4）相比于其他沉积方法，本发明方法简单，制备的薄膜质量较高，避免了繁琐的先期人工引入形核点和后期的转移步骤，有效保证样品的纯度以及表面的清洁，以保证样品具有很好的电学性质。

5）本发明可以将薄膜沉积在能够直接进行器件加工的基片上，与现有的半导体加工工艺兼容。可用于晶片规模集成化生产，批量生产层状金属硫属化物场效应晶体管和逻辑数字集成电路。

附图说明

图1为根据本发明实施例的三温区管式炉的结构示意图。

图2为根据本发明对比例1制备的二硫化钼薄膜的原子力显微图像。

图3为根据本发明对比例2制备的二硫化钼薄膜的原子力显微图像。

图4为根据本发明对比例3制备的二硫化钼薄膜的原子力显微图像。

图5为根据本发明对比例3制备的二硫化钼薄膜的扫描电子显微镜图像。

图6为根据本发明对比例3制备的二硫化钼薄膜的拉曼光谱图。

图7(a)-(d)为根据本发明实施例1-4制备的具有生长不同时间的二硫化钼的原子力显微图像。

图8为根据本发明实施例2-4制备的二硫化钼薄膜的拉曼光谱图。

图9为根据本发明实施例2-4制备的二硫化钼薄膜的光致发光光谱。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图以及具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明的一种金属硫属化物薄膜的可控生长方法，用于用硫族元素源和金属元素源以气相沉积的方式在基片上生长出金属硫属化物薄膜。方法包括：提供能够分别独立控温的三个温度区域；其中，所述硫族元素源、金属元素源、基片分别放置在该三个温度区域；控制三个温度区域，使得硫族元素源在第一预定温度蒸发以产生硫族元素源蒸汽；金属元素源在第二预定温度蒸发以产生金属元素源蒸汽以及使基片加热至第三预定温度；提供载气并使其顺序流过三个温度区域，从而将硫族元素源蒸汽与金属元素源蒸汽载送至基片上沉积并生长形成金属硫属化物薄膜。

在本发明中，三个温度区域可以沿水平方向顺次布置。在一个实施例中，分别独立控温的三个温度区域可以由三温区管式炉提供。

上述的硫族元素源可以选自S、Se、Te其中之一的元素单质，或包含S、Se、Te其中之一元素的化合物；金属元素源可以选自包含Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、Zr、Sn、Ge其中之一元素的化合物。

图1示出了本发明用于制备金属硫属化物薄膜的三温区管式炉一个实施例的结构示意图。三温区管式炉沿水平方向依次包括第一加热温区1、第二加热温区2以及第三加热温区3。每相邻温区之间设置有一定厚度的隔热区4，用于避免相邻温区之间由于热传导对温区的实际温度造成的影响，有利于精确控制温度，从而可以根据实验要求提供相应的温度。在第一加热温区1、第二加热温区2以及第三加热温区3内部设置有石英衬管5。石英衬管5的两端可以用不锈钢法兰密封（图中未示出）。在一个实施例中，硫族元素源6，金属元素源7以及基片8分别放置在第一加热温区1，第二加热温区2以及第三加热温区3，第一加热温区1和第二加热温区2的温度分别对应硫族元素源6、金属元素源7的蒸发温度，第三加热温区3的温度对应基片8的沉积温度。第一加热温区1，第二加热温区2，第三加热温区3以及隔热区4的长度分别可以为10-20cm，5-15cm，15-25cm以及3-8cm。位于不同加热温区之间的隔热区厚度可以不同，优选根据两侧加热温区的温差大小来设置。

下面以采用图1所示的三温区管式炉来提供分别独立控温的三个温度区域为例，描述本发明的制备流程。

将一定量的金属元素源和硫族元素源分别放在三温区管式炉的石英衬管5中的非加热温区处；将基片放置在第三加热温区。然后对三温区管式炉抽真空，当达到一定真空度时通入50-100sccm氩气作为载气。当各加热温区的温度达到实验预定温度时，用小磁铁将硫族元素源和金属元素源分别推入第一加热温区和第二加热温区的中心温区处进行反应。通过控制反应时间，在下游的基片上沉积金属硫属化物薄膜。

更具体地，以采用硫粉和三氧化钼分别作为硫族元素源和金属元素源制备二硫化钼薄膜为例，描述本发明的内容。在以下对比例1-3以及实施例1-4中，三个加热温区的长度分别为15cm、10cm以及20cm，隔热区长度均为5cm，并选取二氧化硅作为基片。

申请人发现，硫粉和三氧化钼的蒸发温度对最终产物的影响十分关键。硫粉和三氧化钼的蒸发温度过低，硫和三氧化钼蒸汽太少，反应速率太小，形成不了薄膜。而蒸发温度过高将造成生长速率过快，从而不利于精确控制生长的二硫化钼的形貌。可以将硫粉和三氧化钼的蒸发温度以及基片的沉积温度分别选取为120-150℃、500-600℃、700-800℃。这里，第一温区与第二温区的相邻温区温差接近400℃，若不采用相邻加热温区具有隔热区的三温区管式炉，由于三氧化钼的蒸发温度（也就是第一温区的第一预定温度）较高，热传导会使与其相邻的硫的实际蒸发温度远高于第一预定温度。同样地，也会使实际沉积温度低于第三预定温度。而对于三氧化钼的实际蒸发温度，则具有很大的梯度分布。这在实际操作中，蒸发温度的不确定性将会不可避免地对实验研究带来不利的影响。

反应源硫粉与三氧化钼的比例对最终产物也有很大的影响。申请人发现，在反应中一定要保证硫粉远远过量于三氧化钼，否则未完全与硫反应的三氧化钼颗粒会沉积在基片上影响沉积的二硫化钼薄膜的质量。在本发明中，硫粉和三氧化钼的摩尔比可以选为20-100：1。为了便于称取，可以将硫粉选为0.3-0.6g之间，三氧化钼选为30-60mg之间。

此外，基片沉积温度和反应气压对产物生长也有一定的影响。若沉积温度过低，未完全反应的三氧化钼将沉积在基片上，影响样品质量。而反应时的气压越低，反应速率就越大，越不易生成平整的薄膜。实验中可以通过调节载气的流量来调节反应气压。管式炉内的气压一般为1-1.5torr。由于反应蒸汽在第三加热温区（即沉积区）存在一定的浓度梯度，沉积位置对产物形貌也会略有影响，沿着载气流动方向，基片上沉积的二硫化钼形核密度和纳米薄片尺寸都会依次略微减小。

下面通过三个对比例，说明三氧化钼的蒸发温度对样品形貌的影响以及采用不加隔热区的三温区管式炉对实验结果的影响。其中，对比例1和2采用图1所示的具有隔热区的三温区管式炉备二硫化钼，对比例3采用不加隔热区的三温区管式炉制备二硫化钼。

对比例1

硫粉和三氧化钼分别为30mg和0.3g，蒸发温度分别为120℃和450℃，二氧化硅的沉积温度750℃，气压为1.39torr，生长时间为20min。

对比例2

硫粉和三氧化钼分别为30mg和0.3g，蒸发温度分别为120℃和620℃，二氧化硅的沉积温度750℃，气压为1.39torr，生长时间为20min。

对比例3

硫粉和三氧化钼分别为50mg和0.3g，蒸发温度分别为120℃和520℃，二氧化硅的沉积温度为700℃，气压为1.39torr，生长时间为20min。

图2和图3分别示出了对比例1和2的原子力显微镜图。由图中可以看出三氧化钼的蒸发温度对二硫化钼实际的生长情况影响很大。对于对比例1，三氧化钼蒸发温度过低，只有少量的三氧化钼蒸发为气态与硫蒸气发生反应，在基片表面沉积密度较小，生成的三氧化钼为粒径约30nm，高1nm的小颗粒，适当延长反应时间，发现随着反应的继续进行颗粒基本不再长大。对于对比例2，三氧化钼的蒸发温度过高，反应速率过快，在基片表面沉积上密度很大的小颗粒。在这种情况下，二硫化钼倾向于形成厚度不均匀的颗粒膜，而并二维薄膜，参见图3。由此可见，在实验中选取合适蒸发温度，对生长二硫化钼薄膜有很重要的影响。

图4-6分别是对比例3制备的样品的原子力显微镜图、扫描电子显微镜图和拉曼光谱图。从原子力显微镜图和扫描电子显微镜图中可以看出制备的二硫化钼具有分布不均匀的小片状结构，片状尺寸大小不一，且形状不规则。在原子力显微图像中（对应图4）可清晰看到未完全反应的的氧化钼颗粒（白色衬度且高度较高）。拉曼光谱图中在389cm^-1和411cm^-1附近的拉曼峰对应二硫化钼特征峰（对应图6的矩形框内的两个拉曼峰），分别对应层内和层间的不同振动模式。在拉曼峰中还存在信号较强的未完全反应三氧化钼和二氧化钼峰位，在图6中分别用三角号和五角星标出。申请人研究发现，在对比例3中，尽管实验中硫粉的设定蒸发温度较低，但由于热传导的影响，使得硫粉实际蒸发温度很高，导致蒸发速率过快。蒸发速率过快就会带来这样的问题：一方面反应速率过快，不易控制生长形貌；另一方面在反应开始不久硫粉就耗尽，蒸汽中的钼分子由于缺少硫分子结合，直接与氧分子结合以氧化钼的形式沉积在基片上。这样生长的二硫化钼不纯净，含有杂质，而这些杂质的存在限制样品的应用。由此可见，三温区管式炉在无隔热区时各温区之间的热传导，将会造成实际蒸发温度或沉积温度不确定，从而影响实验结果。

下面给出本发明的方法制备二硫化钼薄膜的实施例。实施例1-4均采用图1所示的三温区管式炉。

实施例1

硫粉和三氧化钼分别为30mg和0.3g，蒸发温度分别为120℃和500℃，二氧化硅的沉积温度750℃，气压为1.39torr，生长时间为15min。

实施例2

硫粉和三氧化钼分别为50mg和0.3g，蒸发温度分别为120℃和530℃，二氧化硅的沉积温度750℃，气压为1.39torr，生长时间为20min。

实施例3

硫粉和三氧化钼分别为50mg和0.4g，蒸发温度分别为120℃和530℃，二氧化硅的沉积温度750℃，气压为1.39torr，生长时间为40min。

实施例4

硫粉和三氧化钼分别为50mg和0.6g，蒸发温度分别为120℃和530℃，二氧化硅的沉积温度750℃，气压为1.39torr，生长时间为60min。

图7(a)-(d)是本发明实施例1-4制备的二硫化钼的原子力显微图像。从图7（a）可以看出，实施例1中，基片上沉积的二硫化钼呈现岛式颗粒状，岛式颗粒直径几十nm，孤立分布在基片上。在实施例2中，基片上沉积的二硫化钼生长为岛式片状，如图7（b）所示。该岛式片状具有类似圆形的规则形状，尺寸均一，直径约300nm，其中，部分岛式片状连接在一起。从图7（b）可以看出，实施例2制备的岛式片状的衬度较为均一，表面基本没有起伏，整片岛式片状的结晶质量很好，应该是单晶。从图7（c）可以看出，对于实施例3中基片上沉积的二硫化钼，绝大部分的岛式片状已经连接在一起。在实施例4中，各岛式片状全部连接在一起，形成一体的薄膜结构，如图7（d）所示。实施例4制备的薄膜厚度约1nm左右，比单层二硫化钼薄膜厚0.3-0.4nm。这是由于基片二氧化硅本身具有0.3-0.5nm左右的起伏，且同时受化学气相沉积方法本身的限制，使得沉积的薄膜最薄的厚度一般只能是准单分子层或者说准单层，即薄膜包括三层原子，上下两层是硫原子，中间是钼原子。

图8和图9分别对应实施例2-4制备的二硫化钼薄膜的拉曼光谱和光致发光光谱。拉曼光谱在386cm^-1和406cm^-1附近的两个拉曼峰位对应的是二硫化钼层内和层间的振动模式。除此之外，没有明显的其他拉曼峰杂峰，说明本发明制备的二硫化钼较为纯净。从图9可以看出，光致发光光谱在660nm附近有发光峰，说明厚度为准单层的二硫化钼薄膜也是直接带隙，对应禁带宽度为1.8ev，这与现有技术中对单层薄膜的禁带报道是一致的。将实施例4的样品制备成场效应晶体管，经测试，其开关比高达10⁶，迁移率高达30cm²V^-1s^-1。优于现有技术中采用沉积方式制备的二硫化钼薄膜结果（开关电流比为10⁵，迁移率为6cm²V^-1s^-1）。这是由于实施例4的样品是由300-400nm左右的单晶片状相互连接形成的平整的薄膜，一微米范围内仅有3-4个晶界，晶界缺陷密度较少，样品质量高，从而性能更加优越。

申请人根据实验数据推测本发明方法的机理如下：在530℃的高温下，三氧化钼被硫蒸气还原成MoO_3-x，可以用化学反应式表示为：MoO₃+S→MoO₂+SO₂。这些亚氧化物分子吸附在基片表面，进一步和硫蒸气反应成二硫化钼岛状颗粒，这当相于是反应初期的形核状态。该过程可以用化学反应式表示为MoO₂+S→MoS₂+MoO₃。随着反应时间的延长，这些岛式颗粒慢慢长大形成二硫化钼岛式片状。随后这些岛式片状继续长大，慢慢连接在一起，形成一张均匀完整的准单层薄膜。在这里，实施例1-4可以分别对应二硫化钼形核、长大、连接、成膜的不同生长阶段。如果生长时间再延长，则薄膜的厚度会增加。可以通过控制反应时间来沉积不同厚度的薄膜。

本发明的方法也适用于在其他基片如氮化硼、碳化硅上制备大面积二硫化钼。

尽管上述实施例仅示出了采用硫粉和三氧化钼制备二硫化钼薄膜的方法，本申请人通过实验还发现，本发明的方法也普遍适用于制备其他层状薄膜材料，例如过渡金属硫属化物MX₂（M=Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、Zr；X=S、Se、Te）和一些半导体材料WZ（W=Sn，Ge；Z=S、Se、Te）。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属硫属化物薄膜的制备方法，用于用硫族元素源和金属元素源以气相沉积的方式在基片上生长出金属硫属化物薄膜，包括：

提供能够分别独立控温的第一温度区域、第二温度区域和第三温度区域；其中，所述硫族元素源放置在所述第一温度区域，所述金属元素源放置在所述第二温度区域，所述基片放置在所述第三温度区域；

控制所述第一温度区域达到第一预定温度以加热所述硫族元素源，使得所述硫族元素源蒸发以产生硫族元素源蒸汽；控制所述第二温度区域达到第二预定温度以加热所述金属元素源，使得所述金属元素源蒸发以产生金属元素源蒸汽；控制所述第三温度区域达到第三预定温度以加热所述基片；

提供载气并使其顺序流过所述第一温度区域、所述第二温度区域和所述第三温度区域，从而将所述硫族元素源蒸汽与所述金属元素源蒸汽载送至第三温度区域，并在所述基片上沉积并生长形成所述金属硫属化物薄膜。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一加热温区、第二加热温区以及第三加热温区沿水平方向顺次布置。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第一加热温区、第二加热温区以及第三加热温区由管式炉提供，所述第一加热温区、第二加热温区以及第三加热温区的相邻温区之间设置有隔热区。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一加热温区、第二加热温区、第三加热温区以及隔热区的长度分别为10-20cm，5-15cm、15-25cm以及3-8cm。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述硫族元素源选自S、Se、Te其中之一的元素单质，或包含S、Se、Te其中之一元素的化合物；所述金属元素源选自包含Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、Zr、Sn、Ge其中之一元素的化合物。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述硫族元素源为硫粉，所述金属元素源为三氧化钼。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一加热温区、第二加热温区以及第三加热温区的温度分别设置为120-150℃、500-600℃、700-800℃。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述硫粉与三氧化钼的摩尔比为20-100：1。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述硫粉为300-600mg，三氧化钼为30-60mg。

10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述管式炉内的气压为1-1.5torr。

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