[发明专利]一种p型磷掺杂二维二硒化钨半导体材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种p型磷掺杂二维二硒化钨半导体材料及其制备方法，属于半导体材料制备技术领域。该制备方法以Se单质为硒源，以WO₃和NaCl的混合物为钨源，以P₂O₅为磷掺杂源，采用三温区的制备方式，在玻璃衬底上制得p型磷掺杂二维二硒化钨半导体材料；其中，Se单质、P₂O₅以及NaCl和WO₃的混合物分别置于第一温区、第二温区和第三温区中，衬底置于第三温区中。

技术领域

本发明涉及半导体材料制备技术领域，具体涉及一种p型磷掺杂二维二硒化钨半导体材料及其制备方法。

背景技术

在众多的二维材料里，过渡金属硫族化物(TMDCs)因其独特的电子能带结构成为新材料研究领域中的热点之一。在半导体二维TMDCs材料的研究中，大多都呈现出n型输运特性(如MoS₂、WS₂、MoSe₂等)，因此弱p型WSe₂材料的制备对二维TMDCs电子器件的研究具有重要的意义。值得注意的是本征制备的二维WSe₂为弱p型输运特性，不同电极材料的构建使其器件呈现出弱p型或双极性特性，因此二维WSe₂的可控p型掺杂无论在基础研究还是实际应用都具有重要的研究意义。计算研究显示磷替代掺杂WSe₂可实现可靠的p型掺杂。

目前，有文献报道将(NH₄)₁₀(H₂W₁₂O₄₂)·4H₂O涂覆在SiO₂/Si生长衬底上作为钨源，Se作为硒源，P₂O₅作为磷源，通过化学沉积法实现了p型磷掺杂二维WSe₂的制备，但获得WSe₂晶畴尺寸较小在20微米左右，且在晶畴上有多重点的存在，这主要是由于成核点密度较大所导致的，因此大晶畴均一的磷掺杂二维WSe₂的制备仍然是一个难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种p型磷掺杂二维二硒化钨半导体材料及其制备方法，以解决现有工艺制备的p型磷掺杂二维WSe₂晶畴尺寸较小，且存在多重点导致品质不高的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种p型磷掺杂二维二硒化钨半导体材料的制备方法，该制备方法以Se单质为硒源，以WO₃和NaCl的混合物为钨源，以P₂O₅为磷掺杂源，采用三温区的制备方式，在玻璃衬底上制得p型磷掺杂二维二硒化钨半导体材料；其中，Se单质、P₂O₅以及NaCl和WO₃的混合物分别置于第一温区、第二温区和第三温区中，衬底置于第三温区中。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述制备反方包括以下步骤：

(1)将Se单质、P₂O₅以及WO₃和NaCl的混合物分别置于第一温区、第二温区和第三温区中，并且在第三温区中放入衬底；其中，所述衬底按照硅片、铜箔和钠钙玻璃的顺序由下至上依次堆叠而成；

(2)在惰性气氛下，将上述三个温区升温至90-120℃，保温8-12min，去除系统中吸附的H₂O；然后，同时将第一温区用升温至250-300℃，第二温区用升温至350-450℃，第三温区升温至790-810℃；

(3)通入氢气，保温8-12min后冷却至室温。