[发明专利]一种少层三氧化钼二维原子晶体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，特别涉及一种物理汽相沉积法制备少层三 氧化钼二维原子晶体的方法。

背景技术

二维材料因其具有独特的性质，使它在场效应晶体管和光电探测器等光电 器件领域的应用越来越广泛。其中，最典型的二维材料是石墨烯，它是最薄最 坚硬的晶体，电阻率也极低，但是它的零带隙却严重限制了它的应用。此外， 还有二硫化钼，体材料的二硫化钼是间接带隙半导体，而单层的二硫化钼则是 直接带隙半导体，虽然二硫化钼的厚度不同时有着不同的禁带宽度，但是其载 流子迁移率较低，阻碍了相关器件的应用。而少层三氧化钼二维原子晶体的介 电常数比体材料的高，可以有效地抑制载流子的库伦散射，并且三氧化钼的制 备工艺也极其简单，这使得它在场效应晶体管、光电探测器等光电器件领域的 应用备受关注。

目前制备三氧化钼纳米片的方法有：加热台加热法(YanB,ZhengZ,Zhang J,etal.OrientationcontrollablegrowthofMoO₃nanoflakes:micro-Raman,field emission,andbirefringenceproperties[J].TheJournalofPhysicalChemistryC, 2009,113(47):20259-20263.)、汽相沉积法(BadicaP.Preparationthroughthe vaportransportandgrowthmechanismofthefirst-orderhierarchicalstructuresof MoO₃beltsonsillimanitefibers[J].Crystalgrowth&design,2007,7(4): 794-801.)、机械剥离(Kalantar-ZadehK,TangJ,WangM,etal.Synthesisof nanometre-thickMoO₃sheets[J].Nanoscale,2010,2(3):429-433.)、水热法(Song RQ,XuAW,DengB,etal.Novelmultilamellarmesostructuredmolybdenum oxidenanofibersandnanobelts:synthesisandcharacterization[J].TheJournalof PhysicalChemistryB,2005,109(48):22758-22766.)、溶胶-凝胶法(WangG,JiY, ZhangL,etal.Synthesisofmolybdenumoxidenanoplateletsduringcrystallization oftheprecursorgelfromitshybridnanocomposites[J].Chemistryofmaterials, 2007,19(5):979-981.)等等。但是这些制备方法存在许多缺点，例如，取向无序、 需要催化剂、厚度普遍几十纳米到上百纳米，并且需要进行转移后才能进一步 使用。

上述制备方法得到的二维三氧化钼原子晶体的尺寸都很小，在场效应晶体 管和光电探测器等光电器件领域的应用都有一定的限制。因此，为了得到大尺 寸的少层二维原子晶体，需要进一步改进制备方法，急需找到一种工艺简单、 产量较高、得到的少层二维原子晶体尺寸较大的制备方法。

采用本发明物理汽相沉积法可以在上述的方法基础上制备少层三氧化钼 二维原子晶体，并且尺寸较大，应用更为广泛、更为成熟。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种少 层三氧化钼二维原子晶体的制备方法。该方法无需催化剂、成本低廉、制备工 艺简单且制备流程无毒。

本发明另一目的在于提供一种由上述方法制备得到的少层三氧化钼二维 原子晶体。

本发明的再一目的在于提供上述少层三氧化钼二维原子晶体在光电器件 领域的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种少层三氧化钼二维原子晶体的制备方法，其包括以下具体步骤：

(1)将衬底放入溶剂中超声清洗；

(2)取三氧化钼粉末放入干净的陶瓷舟中，陶瓷舟放入管式炉的中间位 置，同时将步骤(1)中得到的衬底放入沉积温度为500～700℃的区域；