[发明专利]具几何结构的二维半导体及形成方法

说明书

本发明公开了一种具几何结构的二维半导体的形成方法，其包含下列步骤：形成纳米层；将设置二维材料于一基板上；形成媒介层于二维材料上；自基板上转移媒介层与二维材料至该纳米层；去除媒介层，使该二维材料留在该纳米层的表面上。通过具几何结构的二维半导体的形成方法，利用纳米微结构来提升并控制二维材料在场发射效应及光子激发效率上。

技术领域

本发明有关于一种具几何结构的二维半导体及形成方法，特别是有关于可以提高电子场发射效应及提升光子激发效应的具几何结构的二维半导体及形成方法。

背景技术

当电子在高电场的加速作用下，从物体表面射出称的为电子场发射效应，而这种效应能应用于光电元件上。另一方面，虽然二维半导体具有非常高的光电转换效率，能够应用在下一个世代的光电元件，但二维半导体对于电子场发射效应的效率非常低，且只有在材料的边缘才会观察到此现象，因此无法实际应用场发射效应。此外，因为二维材料之不同的凹陷部位会影响材料的均匀程度，进而使光子激发的特性难以被控制，这也是业界所一直无法克服的难题。

在目前的习知技术中，并没有办法控制二维半导体材料的场发射效应发生位置，只能随机观察的在二维半导体材料的边缘或特定位置，才能观察到场发射的效应，且特性及稳定度未具有商业价值。

在专利合作条约申请的专利(WO2017/195118)，公开一种结构，其包含与过渡金属二硫族化合物层接触的化合物半导体，其中所述金属二硫族化物层与金属基材接触，半导体化合物包含纳米线，化合物半导体包含SiC或ZnO，过渡金属二硫族化合物包含MoS₂、MoSe₂等。所述专利是用于改善化合物半导体的量子效率，其制造方法并无法提高电子场发射效应的效率。

在中国申请的专利(CN106477621A)，公开一种层状氢氧化锌纳米锥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将金属锌盐、硷源和阴离子表面活性剂在以纯水为反应溶剂的体中混合；步骤2：将步骤1的混匀液水浴加热反应得到。所述专利公开可合成不同形貌的层状氢氧化锌纳米片、纳米带、纳米锥，以及氧化锌纳米棒、纳米颗粒等，并公开硷源(六亚甲基四胺)和十二烷基硫酸钠共同作用得到层状氢氧化锌纳米锥。但所述专利为层状氢氧化锌、氧化锌纳米锥的制备及剥离方法，且所述专利并非用于改善电子场发射效应的效率。

另外，在中国申请的专利(CN104947070A)，公开一种二硫化钼薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、在硅衬底上镀上一层与二硫化钼晶格大小相匹配的氧化物缓冲层；b、使用CVD法在其表面生长二硫化钼薄膜。然而，所述专利是为了在镀有氧化物缓冲层的硅衬底上直接生长大面积、高质量、低缺陷的硫化钼(MoS₂)薄膜，并非用于改善电子场发射效应的效率。

在美国申请的专利(US2014/0245946A1)，公开一种在转移基底上生产过渡金属二硫族化物层的方法，包括：在生长基质的表面上接种芳香族分子；通过化学气相沉积在生长基底表面上生长一层金属二硫族化合物，接种有芳香族分子；和使接种的芳族分子与从生长底物释放过渡金属二硫族化合物的溶剂接触。然而，所述专利是公开过渡金属二硫化物层在不同表面的合成与转移，并非用于改善电子场发射效应的效率。

由上述可以明显看出，在现有技术中，并未有任何文献或专利针对改善电子场发射效应的效率，提出有效的制程方法。而且，大部分的研究指出，所观察出的场致发射性能主要归因于层状二维材料的随机以及尖锐突出“边缘”的存在。很难以理想地均匀控制垂直于基板的二维材料的边缘，这会增加具可接受再生性的大面积电子发射体的生成困难。

因此，存在一种需求，设计一种在具几何结构的二维半导体及形成方法，利用纳米微结构来提升并控制二维材料在场发射效应上的结果，同时亦能提升光子激发效应，改善现有技术的缺失。

发明内容

本发明的目的在提供一种具几何结构的二维半导体的形成方法，通过该方法以提高二维半导体对于电子场发射效应及光子激发效应的效率。