CN114823971B - 一种双载流子MoS2二维材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双载流子MoS2二维材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1，制备过热态溶剂，通过将装有溶剂且带磨口塞的容器置于恒温烘箱中获得；步骤2，利用干法剥离或CVD法制备少层或单层MoS2；步骤3，将MoS2生长或转移至无机衬底上作为待处理片；步骤4，将待处理片置于装有溶剂且带磨口塞的容器中，将容器放于一定温度的恒温烘箱中放置一段时间；步骤5，取出待处理片得到双载流子MoS2二维材料。本发明能够便捷高效的制备双载流子MoS2二维材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于MoS2材料制备领域的双载流子MoS2二维材料的制备方法。
背景技术
无论是通过剥离法制备还是CVD法生长的MoS2，其本身即为n型掺杂半导体。另外，由于大多数金属电极费米能级会钉扎在MoS2导带位置，使得空穴因较高肖特基势垒而无法参与载流子输运。因而MoS2常表现为电子输运特性。目前可以通过以下方法实现MoS2的双载流子输运：通过选区沉积具有高功函数的MoOx层作为空穴收集层；或通过p型掺杂的方法，如利用CVD法生长Nb掺杂的p型MoS2，利用等离子体在MoS2中掺P、N以及氧元素等，利用AuCl3等对MoS2进行p型化学掺杂等。以上所述方法，过程复杂，需要昂贵设备或复杂工艺才可实现，且掺杂过程在MoS2器件中可能引入金污染或产生大的晶格损伤，影响器件的电学和光电性能。因此，亟需一种简单有效的方法用以获得具有优异电学和光电性能的双载流子输运的MoS2器件。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种双载流子MoS2二维材料的制备方法，能够便捷高效的制备双载流子MoS2二维材料。
实现上述目的的一种技术方案是：一种双载流子MoS2二维材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，制备过热态溶剂，通过将装有溶剂且带磨口塞的容器置于恒温烘箱中获得；
步骤2，利用干法剥离或CVD法制备少层或单层MoS2；
步骤3，将MoS2生长或转移至无机衬底上作为待处理片；
步骤4，将待处理片置于装有溶剂且带磨口塞的容器中，将容器放于一定温度的恒温烘箱中放置一段时间；
步骤5，取出待处理片得到双载流子MoS2二维材料。
进一步的，步骤1中的溶剂为过热态丙酮、过热态乙醇、过热态水、过热态异丙醇、过热态N-甲基吡咯烷酮溶剂中的一种或多种的混合。
进一步的，步骤2中，MoS2层数不超过50层。
作为优选，步骤2中，MoS2层数不超过10层。
进一步的，无机衬底为SiO2、Si、Al2O3、Si、SiN、GaN、AlN或ZnO中的一种。
进一步的，恒温箱的温度超过溶剂的沸点。
作为优选，恒温箱的温度不超过溶剂沸点2倍。
进一步的，步骤4中容器放入一定温度的恒温烘箱中的处理时间大于10分钟，不超过10小时。
作为优选步骤4中容器放入一定温度的恒温烘箱中的处理时间不超过2小时。
本发明的双载流子MoS2二维材料的制备方法，利用过热态溶剂处理后的MoS2样品制备器件的转移曲线具有双载流子输运特性。处理后样品制备的MoS2器件具有优异的光响应度以及高探测率，其中，光响应度超过106A/W，探测率超过1017Jones，在文献所报道的MoS2器件中，比探测率为最高探测率。本方法利用MoS2表面溶剂化实现双载流子输运，操作简单，所用设备低廉，不会在MoS2中引入大的晶格损伤或带来污染。
附图说明
图1为本发明双载流子MoS2二维材料的制备方法处理后样品制备的器件具有双载流子输运转移曲线，532nm激光激发后，器件具有显著的光电响应的示意图。
图2为过热丙酮处理前后样品的拉曼峰位变化示意图；
图3为处理后样品制备的MoS2FET器件响应度与光功率密度的关系图；
图4为处理后样品制备的MoS2FET器件探测率与光功率密度的关系图。
具体实施方式
为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例进行详细地说明：
本发明的一种双载流子MoS2二维材料的制备方法依照如下步骤进行制备。
步骤1，制备过热态溶剂。过热态溶剂为溶剂温度超过其沸腾温度而没有沸腾的溶剂状态，由通过将装有丙酮且带磨口塞的玻璃容器置于80℃恒温烘箱中获得。
步骤2，利用干法剥离或CVD法制备少层或单层MoS2。
步骤3，将MoS2转移至SiO2/p++Si无机衬底上作为待处理片。
步骤4，将待处理片置于装有丙酮的玻璃容器中，塞上磨口塞，置于80℃恒温烘箱中。待处理片在过热丙酮中处理30min。
步骤5，取出待处理片得到双载流子MoS2二维材料。
处理后的样品通过光刻图形化并蒸镀金属电极后得到MoS2的FET器件。器件的转移曲线表现出双载流子输运特性(如图1所示)。器件的响应度和探测率分别超过106A/W和1017Jones。过热丙酮处理前后样品的拉曼峰位变化如图2所示。处理后样品制备的MoS2FET器件响应度与光功率密度的关系如图3所示。处理后样品制备的MoS2FET器件探测率与光功率密度的关系如图4所示，探测率范围在1013-1017Jones。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (7)
1.一种双载流子MoS2二维材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，制备过热态溶剂，通过将装有溶剂且带磨口塞的容器置于恒温烘箱中获得；
步骤2，利用干法剥离或CVD法制备少层或单层MoS2；
步骤3，将MoS2生长或转移至无机衬底上作为待处理片；
步骤4，将待处理片置于装有溶剂且带磨口塞的容器中，将容器放于一定温度的所述恒温烘箱中放置一段时间，所述恒温烘箱的温度超过溶剂的沸点，并且所述恒温烘箱的温度不超过溶剂沸点2倍；
步骤5，取出待处理片得到双载流子MoS2二维材料。
2.根据权利要求1所述的一种双载流子MoS2二维材料的制备方法，其特征在于，步骤1中的溶剂为过热态丙酮、过热态乙醇、过热态水、过热态异丙醇、过热态N-甲基吡咯烷酮溶剂中的一种或多种的混合。
3.根据权利要求1所述的一种双载流子MoS2二维材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，MoS2层数不超过50层。
4.根据权利要求3所述的一种双载流子MoS2二维材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，MoS2层数不超过10层。
5.根据权利要求1所述的一种双载流子MoS2二维材料的制备方法，其特征在于，无机衬底为SiO2、Si、Al2O3、Si、SiN、GaN、AlN或ZnO中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种双载流子MoS2二维材料的制备方法，其特征在于，步骤4中容器放入一定温度的恒温烘箱中的处理时间大于10分钟，不超过10小时。
7.根据权利要求6所述的一种双载流子MoS2二维材料的制备方法，其特征在于，步骤4中容器放入一定温度的恒温烘箱中的处理时间不超过2小时。
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