CN109920852A

CN109920852A - 器件制备方法、二维材料器件与MoS2场效应晶体管

Info

Publication number: CN109920852A
Application number: CN201910148943.1A
Authority: CN
Inventors: 曾祥斌; 肖永红; 胡一说; 任婷婷; 靳雯; 曾洋; 王士博; 郭振宇; 曾薏蓉; 鲁基昌
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2019-06-21

Abstract

本发明提供了一种基于激光直写的器件制备方法、二维材料器件与MoS₂场效应晶体管，所述的方法，包括：在绝缘衬底结构的中间区域涂覆未掺杂前驱体溶液；对所述中间区域进行激光直写，以在所述中间区域形成有源层；所述有源层为本征过渡金属硫族化合物薄膜；在所述绝缘衬底结构的未形成所述有源层的边缘区域涂覆n型掺杂前驱体溶液；对所述边缘区域进行激光直写，以在所述边缘区域形成源漏区层；所述源漏区层为n型过渡金属硫族化合物薄膜；在所述源漏区层蒸镀电极结构，得到所需的二维材料器件。本发明无需进行光刻等图形化步骤，简化了制备工艺。

Description

器件制备方法、二维材料器件与MoS2场效应晶体管

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种器件制备方法、二维材料器件与 MoS₂场效应晶体管。

背景技术

针对于二维层状过渡金属硫族化合物，由于其独特的电学、光学、力学、热学等特性而备受关注，其在各种器件领域也运用得十分广泛。

在常见的半导体器件制备过程中，均采用了传统的例如光刻和离子注入的工艺。具体的，在传统的半导体器件制备过程中，通常是采用清洗-氧化-扩散或离子注入-光刻-薄膜转移-蒸镀电极结构的工艺流程制备器件。在其中的光刻步骤中，需经历涂胶、竖膜、掩膜版、曝光、显影等步骤，而在选择掩膜版时，掩膜版的形状必须和器件形状以及光刻胶的性质相匹配，以在所需区域进行薄膜的生长。目前过渡金属硫族化合物薄膜的制备方法有机械剥离法、溶胶-凝胶法、化学气相合成法。其生长工艺复杂，且不可控因素较多。

在传统的器件制备方法中，扩散和离子注入不易控制，光刻步骤尤为复杂，需准确控制且步骤繁多，增加器件制备工艺的复杂性。

发明内容

本发明提供一种器件制备方法、二维材料器件与MoS₂场效应晶体管，以解决的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种基于激光直写的器件制备方法，包括：

在绝缘衬底结构的中间区域涂覆未掺杂前驱体溶液；

对所述中间区域进行激光直写，以在所述中间区域形成有源层；所述有源层为本征过渡金属硫族化合物薄膜；

在所述绝缘衬底结构的未形成所述有源层的边缘区域涂覆n型掺杂前驱体溶液；

对所述边缘区域进行激光直写，以在所述边缘区域形成源漏区层；所述源漏区层为n型过渡金属硫族化合物薄膜；

在所述源漏区层蒸镀电极结构，得到所需的二维材料器件。

可选的，所述本征过渡金属硫族化合物薄膜为本征二硫化钼MoS₂薄膜，所述n型过渡金属硫族化合物薄膜为n型二硫化钼MoS₂薄膜。

可选的，所述本征过渡金属硫族化合物薄膜的厚度的取值范围为5纳米至20纳米，所述n型过渡金属硫族化合物薄膜的厚度的取值范围为5纳米至20纳米。

可选的，所述在绝缘衬底结构的中间区域涂覆未掺杂前驱体溶液之前，还包括：

将硫脲与与五氯化钼混合后加入至第一异丙醇溶液，得到第一混合溶液；

对所述第一混合溶液进行磁力搅拌，得到所述未掺杂前驱体溶液；其中，磁力搅拌的时间的取值范围为3.5小时至4.5小时。

可选的，所述在所述绝缘衬底结构的未形成所述有源层的边缘区域涂覆 n型掺杂前驱体溶液之前，还包括：

将硫脲与与五氯化钼混合后加入至第二异丙醇溶液，再加入氯化金溶液，得到第二混合溶液；

对所述第二混合溶液进行磁力搅拌，得到所述n型掺杂前驱体溶液；其中，磁力搅拌的时间的取值范围为3.5小时至4.5小时。

在基片热生长一层氧化层，得到包括所述基片与所述氧化层的所述绝缘衬底结构，所述中间区域与所述边缘区域设于所述氧化层的与所述基片相背的一侧。

可选的，所述在所述源漏区层蒸镀电极结构，包括：

在所述源漏区层上蒸镀钛Ti电极；

在所述Ti电极上蒸镀金Au电极。

可选的，所述Ti电极的厚度的取值范围为10至20纳米，所述Au电极的厚度的取值范围为100至200纳米。

可选的，所述源漏区层与所述电极结构之间是通过分子间作用力结合的。

根据本发明的第二方面，提供了一种二维材料器件，其为利用第一方面及其可选方案涉及的方法制备得到的。

根据本发明的第三方面，提供了一种二硫化钼MoS₂场效应晶体管，包括：绝缘衬底结构、设于所述绝缘衬底结构的中间区域的有源层、设于所述绝缘衬底结构的边缘区域的源漏区层，以及设于所述源漏区层的与所述绝缘衬底结构相背一侧的电极结构；所述边缘区域位于所述中间区域的外侧；

所述有源层是对涂覆有未掺杂前驱体溶液的所述中间区域进行激光直写后形成的，所述有源层为本征二硫化钼MoS₂薄膜；

所述源漏区层是对涂覆有n型掺杂前驱体溶液的所述边缘区域进行激光直写后形成的，所述源漏区层为n型二硫化钼MoS₂薄膜。

可选的，所述绝缘衬底结构包括基片与设于所述基片一侧的氧化层，所述中间区域与所述边缘区域设于所述氧化层的与所述基片相背的一侧。

可选的，所述氧化层的厚度的取值范围为50纳米至300纳米。

可选的，所述电极结构包括蒸镀于所述源漏区层上的Ti电极，以及蒸镀于所述Ti电极上的金Au电极。

可选的，所述Ti电极的厚度的取值范围为10纳米至20纳米，所述Au 电极的厚度的取值范围为100纳米至200纳米。

可选的，所述本征MoS₂薄膜的厚度的取值范围为5纳米至20纳米，所述n型MoS₂薄膜的厚度的取值范围为5纳米至20纳米。

本发明提供的器件制备方法、二维材料器件与MoS₂场效应晶体管，通过激光直写，在所需区域生长过渡金属硫族化合物薄膜，其可无需进行光刻等图形化步骤，简化了制备工艺。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中基于激光直写的器件制备方法的流程示意图一；

图2是本发明一实施例中基于激光直写的器件制备方法的流程示意图二；

图3是本发明一实施例中基于激光直写的器件制备方法的流程示意图三；

图4是本发明一实施例中基于激光直写的器件制备方法的流程示意图四；

图5a至图5g是本发明一实施例中各步骤的结构示意图；

图6是本发明一实施例中激光直写的原理示意图；

图7是本发明一实施例中MoS₂场效应晶体管的结构示意图；

图8是本发明另一实施例中MoS₂场效应晶体管的结构示意图。

附图标记说明：

21-绝缘衬底结构；

211-基片；

212-氧化层；

22-有源层；

23-源漏区层；

24-电极结构；

241-Ti电极；

242-Au电极；

25-未掺杂前驱体溶液；

26-n型掺杂前驱体溶液。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

实施例1

图2是本发明一实施例中基于激光直写的器件制备方法的流程示意图二；图 3是本发明一实施例中基于激光直写的器件制备方法的流程示意图三；图4 是本发明一实施例中基于激光直写的器件制备方法的流程示意图四；图5a至图5g是本发明一实施例中各步骤的结构示意图。

请参考图1至图5，基于激光直写的器件制备方法，包括：

S101：在绝缘衬底结构的中间区域涂覆未掺杂前驱体溶液。其可参考图 5b与图5c理解，其中示意了绝缘衬底结构上的未掺杂前驱体溶液25。

涂覆未掺杂前驱体溶液25可例如使用丝网印刷法在相应区域涂敷未掺杂前驱体溶液，并进行干燥。

绝缘衬底结构21，可理解为具有绝缘层的衬底，绝缘层的材料、衬底的材料，以及尺寸、形状等均可以为任意的而不限于后文所列举。

其中一种实施方式中，绝缘衬底结构21，可以包括基片211，以及设于所述基片211的氧化层212，该氧化层212可起到绝缘的作用。

故而，请参考图2、图5a和图5b，在步骤S101之前，还可包括步骤 S106：在基片热生长一层氧化层，得到包括所述基片与所述氧化层的所述绝缘衬底结构，所述中间区域与所述边缘区域设于所述氧化层212的与所述基片211相背的一侧。

该氧化层212可通过热生长形成，具体实施过程中，可将基片211置于石英舟中，再将石英舟置于管式炉，打开氧气钢瓶提供氧气，再启动管式炉在硅片表面热生长例如二氧化硅的氧化层212。

其中，热生产时实施热处理的温度的取值范围可例如800℃至1200摄氏度，具体可以为1000℃，时间的取值范围可例如1.3小时至1.6小时，具体可以为1.5小时。所形成的例如二氧化硅的氧化层212的厚度的取值范围可例如为80至120纳米，具体可以为100纳米。

该基片211可以为p型硅基片，在步骤S106之前，可对p型硅基片进行清洗，分别用丙酮超声清洗，其清洗时间的取值范围可例如4分钟至6分钟，具体可以为5分钟，再用乙醇超声清洗，其清洗时间可例如4分钟至6 分钟，具体可以为5分钟，然后用去离子水超声清洗，其清洗时间可例如2 分钟至4分钟，具体可以为3分钟，最后对清洗后的p型硅基片进行干燥。

未掺杂前驱体溶液25，可理解为用于在激光直写后形成有源层22的溶液。

其中一种实施方式中，请参考图3，在步骤S101之前，还可包括：

S107:将硫脲与与五氯化钼混合后加入至第一异丙醇溶液，得到第一混合溶液。

其中，硫脲的重量的取值范围可例如180毫克至220毫克，具体可以为 200毫克，五氯化钼的重量的取值范围可例如60毫克至100毫克，具体可以为80毫克，具体可通过天平来测量确定，第一异丙醇溶液的量的取值范围可例如3.5毫升至4毫升，具体可以为3.75毫升。

S108：对所述第一混合溶液进行磁力搅拌，得到所述未掺杂前驱体溶液。

其中，磁力搅拌的时间的取值范围可以为3.5小时至4.5小时，具体可例如4小时。本实施例选择的搅拌时间较长，可有利于形成所需的前驱体溶液。

具体实施过程中，可以将第一混合溶液密封后进行磁力搅拌。磁力搅拌温度的取值范围可例如60℃以下，具体可设置为60℃，转速的取值范围可例如1600r/min至2000r/min，具体可以为1800r/min。

步骤S101之后，可以包括：

S102：对所述中间区域进行激光直写，以在所述中间区域形成有源层。其可参照图5c与5d理解，其中的未掺杂前驱体溶液25可在激光直写后形成有源层22。

所述有源层22，在本实施例中，具体为本征过渡金属硫族化合物薄膜，例如可以为本征MoS₂薄膜。具体实施过程中，所述本征过渡金属硫族化合物薄膜的厚度的取值范围可以为5纳米至20纳米。具体可控制前驱体的量以及工艺环境使二硫化钼薄膜的厚度控制在该范围。

图6是本发明一实施例中激光直写的原理示意图。

具体实施过程中，可用激光器31照射平台33上的硅片32，该硅片 32，可理解为前文经步骤S101处理之后的结构，具体可照射涂敷有未掺杂前驱体溶液25的中间区域，激光输出功率的取值范围可以为20-200瓦，照射时间的取值范围可以为0.02-2秒，该照射可在真空环境或惰性气体环境下进行，得到二硫化钼薄膜，即本征MoS₂薄膜，作为有源层22。

步骤S102之后，还可包括：

S103：在所述绝缘衬底结构的未形成所述有源层的边缘区域涂覆n型掺杂前驱体溶液。其可参照图5d与5e理解，其中的n型掺杂前驱体溶液26 可在激光直写后形成源漏区层23。

涂覆n型掺杂前驱体溶液26可例如使用丝网印刷法在相应区域涂敷n 型掺杂前驱体溶液，并进行干燥。

其中一种实施方式中，请参考图4，在步骤S103之前，还可包括：

S109：将硫脲与与五氯化钼混合后加入至第二异丙醇溶液，再加入氯化金溶液，得到第二混合溶液。

其中，硫脲的重量的取值范围可例如60毫克至100毫克，具体可以为 80毫克，五氯化钼的重量的取值范围可例如40毫克至120毫克，进一步可例如80毫克、40毫克、120毫克等等，具体可通过天平来测量确定，第一异丙醇溶液的量的取值范围可例如3.5毫升至4毫升，具体可以为3.75毫升，此外，所加入氯化金溶液的量的取值范围也可例如3.5毫升至4毫升，具体可以为3.75毫升，其摩尔浓度的取值范围可例如3.5毫摩尔/升至6.5毫摩尔/升，具体可以为5.0毫摩尔/升。

S110：对所述第二混合溶液进行磁力搅拌，得到所述n型掺杂前驱体溶液。

其中，磁力搅拌的时间的取值范围为3.5小时至4.5小时。具体可例如 4小时。本实施例选择的搅拌时间较长，可有利于形成所需的前驱体溶液。

搅拌时间的取值范围设置为3.5小时至4.5小时可以实现胶体分散的最大化，搅拌时间过长会导致溶液挥发，溶质析出，搅拌时间过短得到的溶液均匀性不佳。

步骤S109与步骤S110，即制备n型掺杂前驱体溶液，可在步骤S103 之前的任意时刻，而不限于在步骤S102之后。

步骤S103之后，可以包括：

S104：对所述边缘区域进行激光直写，以在所述边缘区域形成源漏区层。其可参照图5e与5f理解，其中的n型掺杂前驱体溶液26可在激光直写后形成源漏区层23。

所述源漏区层，可理解为n型过渡金属硫族化合物薄膜，具体可以为n 型二硫化钼MoS2薄膜，具体实施过程中，所述n型过渡金属硫族化合物薄膜的厚度的取值范围可以为5纳米至20纳米。具体可控制前驱体的量以及工艺环境使二硫化钼薄膜的厚度控制在该范围。

具体实施过程中，可用激光器31照射平台33上的硅片32，该硅片 32，可理解为前文经步骤S103处理之后的结构，具体可照射涂敷有n型掺杂前驱体溶液26的边缘区域，激光输出功率的取值范围可以为20-200瓦，照射时间的取值范围可以为0.02-2秒，该照射可在真空环境或惰性气体环境下进行，得到n型二硫化钼薄膜，即n型MoS₂薄膜，作为源漏区层23。

步骤S104之后，还可包括：

S105：在所述源漏区层蒸镀电极结构，得到所需的二维材料器件。其可参照图5f与5g理解，其中的源漏区层23上可形成电极结构。

其中一种实施方式中，所述电极结构24可包括蒸镀于所述源漏区层23 上的Ti电极241，以及蒸镀于所述Ti电极上的Au电极242。故而，步骤 S105具体可包括：在所述源漏区层上蒸镀Ti电极241；在所述Ti电极上蒸镀金Au电极242。

具体实施过程中，所述Ti电极241的厚度的取值范围为10至20纳米，所述Au电极242的厚度的取值范围为100至200纳米。

其中一种实施方式中，所述源漏区层23与所述电极结构24之间是通过分子间作用力结合的。

具体实施过程中，可用电子束蒸发法在源漏区层23蒸发电极，先蒸镀 Ti电极，厚度控制在10纳米-20纳米；再蒸镀Au电极，厚度控制在100纳米-200纳米，最后进行剥离工艺即得到源漏电极，即得到背栅MoS2场效应晶体管。

此外，激光直写可实现区域选择性的制备与掺杂，因此可以控制特定区域生长N型膜或者本征膜，进而，通过区别N型的薄膜和本征的薄膜进行处理，可以满足后期制备器件的需要，例如PN结器件需要区别N型区域和 P型区域。

本实施例还提供了一种二维材料器件，其为利用前文所涉及的方法制备得到的。

本实施例提供的器件制备方法与二维材料器件，通过激光直写，在所需区域生长过渡金属硫族化合物薄膜，其可无需进行光刻等图形化步骤，简化了制备工艺。

实施例2

图7是本发明一实施例中MoS₂场效应晶体管的结构示意图。

请参考图7，本实施例还提供了一种二硫化钼MoS₂场效应晶体管，包括：绝缘衬底结构21、设于所述绝缘衬底结构21的中间区域的有源层22、设于所述绝缘衬底结构21的边缘区域的源漏区层23，以及设于所述源漏区层23的与所述绝缘衬底结构21相背一侧的电极结构24。

所述边缘区域位于所述中间区域的外侧，其可位于中间区域的两侧，也可环绕设于中间区域外侧。

所述有源层23是对涂覆有未掺杂前驱体溶液的所述中间区域进行激光直写后形成的，所述有源层为本征二硫化钼MoS₂薄膜；

所述源漏区层24是对涂覆有n型掺杂前驱体溶液的所述边缘区域进行激光直写后形成的，所述源漏区层为n型二硫化钼MoS₂薄膜。

以上所涉及的技术名词、技术手段、可选实施方式，以及技术效果，可参照实施例1的相关描述理解，在此不再累述。

本实施例提供的MoS₂场效应晶体管，通过激光直写，在所需区域生长过渡金属硫族化合物薄膜，其可无需进行光刻等图形化步骤，简化了制备工艺。

实施例3

图8是本发明另一实施例中MoS₂场效应晶体管的结构示意图。其可理解为对图7所示实施例的一种改进。

请参考图8，所述绝缘衬底结构21包括基片211与设于所述基片211 一侧的氧化层212，所述中间区域与所述边缘区域设于所述氧化层212的与所述基片211相背的一侧。

可选的，所述氧化层的厚度的取值范围为50纳米至300纳米。

实施例4

本实施例可理解为对实施例1所涉及的方法的一种具体实施。

在步骤S106之前，可清洗一片p型硅基片作为基片211。将其置于丙酮溶液中，超声清洗分钟；再将其置于乙醇溶液中，超声清洗5分钟；最后将其置于去离子水中，超声清洗3分钟，干燥后，可得到样品 A，即清洗后基片211。

在步骤S106中，可利用热生长法生长氧化层212。具体可将样品A 放入石英舟中，并置于管式炉的中心位置，打开氧气钢瓶提供氧气，热处理温度设置为1000℃，热处理时间为1.5小时，启动管式炉在硅片表面热生长二氧化硅层，即氧化层212，同时，可将氧化层212的厚度控制在100纳米，得到样品B，即包含氧化层212与基片211的绝缘衬底结构21。

在步骤S107与步骤S108中，可制备未掺杂前驱体溶液25。具体可利用电子天平称取200毫克硫脲、80mg五氯化钼，混合后加入3.75毫升异丙醇，密封后进行磁力搅拌。磁力搅拌的温度设置为60℃，转速 1800r/min，搅拌时长4小时，即可得到所需的未掺杂前驱体溶液25。

在步骤S101中，可涂敷未掺杂前驱体溶液25。例如可在样品B上使用丝网印刷法在相应区域，即中间区域涂敷未掺杂前驱体溶液25，干燥后得到样品C，即绝缘衬底结构上涂覆有未掺杂前驱体溶液25而形成的结构。

在步骤S102中，可激光生长有源层23。例如可用二氧化碳激光器或半导体固体激光器照射样品C涂敷有未掺杂前驱体溶液25的区域，即中间区域，其中，激光输出功率为200瓦，照射时间为0.02秒，照射在真空环境或惰性气体环境下进行，最后得到本征MoS₂薄膜作为有源层 23，得到样品D，即绝缘衬底结构上形成有本征MoS₂薄膜而形成的结构。

在步骤S109与步骤S110中，可制备n型掺杂前驱体溶液25。例如可用电子天平称取80毫克硫脲、80毫克五氯化钼混合后用移液器加入 3.75毫升异丙醇，再用移液器加入3.75毫升摩尔浓度为5.0毫摩尔/升的氯化金溶液，混合后再在60℃下以1800r/min的速率磁力搅拌4小时，即得到n型掺杂前驱体溶液26。

在步骤S103中，可涂敷n型掺杂前驱体溶液。例如用丝网印刷法在样品D没有生长本征MoS₂薄膜的边缘区域涂敷n型掺杂前驱体溶液 26，干燥后得到样品E，即绝缘衬底结构上涂覆有n型掺杂前驱体溶液 26，且形成有有源层22而形成的结构。

在步骤S104中，可进行激光照射。例如可用二氧化碳激光器或半导体固体激光器照射样品E涂敷有n型掺杂前驱体区域，激光输出功率为 200W，照射时间为0.02秒，照射在真空环境或惰性气体环境下进行，最后得到二硫化钼薄膜作为源漏区层，得到样品F，即；绝缘衬底结构上形成有源漏区层与有源层而形成的结构。

在步骤S105中，可蒸镀电极。例如可用电子束蒸发法在样品F的源漏区域蒸发电极，其中可先蒸镀Ti电极，厚度控制在10纳米；再蒸镀 Au电极，厚度控制在100纳米，最后进行剥离工艺即得到源漏电极，即可形成背栅MoS₂场效应晶体管。

实施例5

本实施例可理解为对实施例1所涉及的方法的一种具体实施。

在步骤S104中，可进行激光照射。例如可用二氧化碳激光器或半导体固体激光器照射样品E涂敷有n型掺杂前驱体区域，激光输出功率为 100W，照射时间为1秒，照射在真空环境或惰性气体环境下进行，最后得到二硫化钼薄膜作为源漏区层，得到样品F，即；绝缘衬底结构上形成有源漏区层与有源层而形成的结构。

实施例6

本实施例可理解为对实施例1所涉及的方法的一种具体实施。

在步骤S104中，可进行激光照射。例如可用二氧化碳激光器或半导体固体激光器照射样品E涂敷有n型掺杂前驱体区域，激光输出功率为 20W，照射时间为2秒，照射在真空环境或惰性气体环境下进行，最后得到二硫化钼薄膜作为源漏区层，得到样品F，即；绝缘衬底结构上形成有源漏区层与有源层而形成的结构。

在步骤S105中，可蒸镀电极。例如可用电子束蒸发法在样品F的源漏区域蒸发电极，其中可先蒸镀Ti电极，厚度控制在10纳米；再蒸镀Au电极，厚度控制在100纳米，最后进行剥离工艺即得到源漏电极，即可形成背栅MoS₂场效应晶体管。

实施例7

本实施例可理解为对实施例1所涉及的方法的一种具体实施。

在步骤S109与步骤S110中，可制备n型掺杂前驱体溶液25。例如可用电子天平称取80毫克硫脲、40毫克五氯化钼混合后用移液器加入3.75毫升异丙醇，再用移液器加入3.75毫升摩尔浓度为5.0毫摩尔/升的氯化金溶液，混合后再在60℃下以1800r/min的速率磁力搅拌4小时，即得到n型掺杂前驱体溶液26。

实施例8

本实施例可理解为对实施例1所涉及的方法的一种具体实施。

在步骤S107与步骤S108中，可制备未掺杂前驱体溶液25。具体可利用电子天平称取200毫克硫脲、80毫克五氯化钼，混合后加入3.75毫升异丙醇，密封后进行磁力搅拌。磁力搅拌的温度设置为60℃，转速 1800r/min，搅拌时长4小时，即可得到所需的未掺杂前驱体溶液25。

在步骤S109与步骤S110中，可制备n型掺杂前驱体溶液25。例如可用电子天平称取80毫克硫脲、120毫克五氯化钼混合后用移液器加入 3.75毫升异丙醇，再用移液器加入3.75毫升摩尔浓度为5.0毫摩尔/升的氯化金溶液，混合后再在60℃下以1800r/min的速率磁力搅拌4小时，即得到n型掺杂前驱体溶液26。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种基于激光直写的器件制备方法，其特征在于，包括：

在绝缘衬底结构的中间区域涂覆未掺杂前驱体溶液；

在所述源漏区层蒸镀电极结构，得到所需的二维材料器件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述本征过渡金属硫族化合物薄膜为本征二硫化钼MoS₂薄膜，所述n型过渡金属硫族化合物薄膜为n型二硫化钼MoS₂薄膜。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述本征过渡金属硫族化合物薄膜的厚度的取值范围为5纳米至20纳米，所述n型过渡金属硫族化合物薄膜的厚度的取值范围为5纳米至20纳米。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述在绝缘衬底结构的中间区域涂覆未掺杂前驱体溶液之前，还包括：

对所述第一混合溶液进行磁力搅拌，得到所述未掺杂前驱体溶液，其中，磁力搅拌的时间的取值范围为3.5小时至4.5小时。

5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述在所述绝缘衬底结构的未形成所述有源层的边缘区域涂覆n型掺杂前驱体溶液之前，还包括：

对所述第二混合溶液进行磁力搅拌，得到所述n型掺杂前驱体溶液，其中，磁力搅拌的时间的取值范围为3.5小时至4.5小时。

6.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述在绝缘衬底结构的中间区域涂覆未掺杂前驱体溶液之前，还包括：

7.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述在所述源漏区层蒸镀电极结构，包括：

在所述源漏区层上蒸镀钛Ti电极；

在所述Ti电极上蒸镀金Au电极。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述Ti电极的厚度的取值范围为10纳米至20纳米，所述Au电极的厚度的取值范围为100纳米至200纳米。

9.一种二维材料器件，其特征在于，利用权利要求1至8任意之一所述的方法制备得到的。

10.一种二硫化钼MoS₂场效应晶体管，其特征在于，包括：绝缘衬底结构、设于所述绝缘衬底结构的中间区域的有源层、设于所述绝缘衬底结构的边缘区域的源漏区层，以及设于所述源漏区层的与所述绝缘衬底结构相背一侧的电极结构；所述边缘区域位于所述中间区域的外侧；

所述有源层是对涂覆有未掺杂前驱体溶液的所述中间区域进行激光直写后形成的，所述有源层为本征过渡金属硫族化合物薄膜，所述本征过渡金属硫族化合物薄膜为本征二硫化钼MoS2薄膜；

所述源漏区层是对涂覆有n型掺杂前驱体溶液的所述边缘区域进行激光直写后形成的，所述源漏区层为n型过渡金属硫族化合物薄膜，所述n型过渡金属硫族化合物薄膜为n型二硫化钼MoS₂薄膜。