[发明专利]一种高效制备一维碳纳米管/二维过渡金属硫族化合物异质结的方法有效

申请号：	201910283426.5	申请日：	2019-04-10
公开（公告）号：	CN110010449B	公开（公告）日：	2020-12-29
发明（设计）人：	刘开辉;刘灿;洪浩;王卿赫	申请（专利权）人：	北京大学
主分类号：	H01L21/04	分类号：	H01L21/04;H01L21/205;H01L21/363;H01L21/365
代理公司：	北京德崇智捷知识产权代理有限公司 11467	代理人：	董柏雷
地址：	100871***	国省代码：	北京;11
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摘要：
搜索关键词：	一种高效制备一维碳纳米二维过渡金属化合物异质结方法
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【说明书】：

本发明提供了一种高效制备一维碳纳米管/二维过渡金属硫族化合物异质结的方法，所述二维过渡金属硫族化合物包含二硫化钼、二硒化钼、二硫化钨等所有过渡金属硫族化合物。利用氢气或水蒸气高温退火去除碳纳米管上的无定形碳等杂质，并在此基础上顺序生长二维过渡金属硫族化合物，得到一维碳纳米管/二维过渡金属硫族化合物异质结。本发明提出的方法，通过非常简单的操作，即可控制制备具有洁净界面与有效接触的一维碳纳米管/二维过渡金属硫族化合物异质结。

技术领域

本发明涉及一种高效制备一维碳纳米管/二维过渡金属硫族化合物异质结的方法，尤其涉及一种顺序沉积法制备有效耦合界面的方法。

背景技术

范德华异质结材料由于其优异的性能，在未来电子学、光电子学及光伏技术等领域都具有诱人的应用前景。大规模高质量范德华异质结材料的制备是实现其未来应用的基础。目前，范德华异质结主要是由全二维材料组成的，对于其他低维度材料(例如，零维富勒烯、一维碳纳米管等)的研究和制备相对较少。目前，可以通过转移或溶液法实现一维/二维材料异质结的制备。但是，由于一维与二维材料形成的异质结界面尺寸仅在纳米量级，无定形碳或溶液中的外部杂质等附着在界面之间会严重降低异质结的性能和稳定性。因此，我们迫切需要高效地制备具备强耦合界面的一维/二维材料异质结。

发明内容

本发明提出一种高效制备一维碳纳米管/二维过渡金属硫族化合物异质结的方法，所述方法包括如下步骤：

(一)利用化学气相沉积法在衬底上生长碳纳米管；

(二)将生长得到的碳纳米管高温退火以去除衬底及碳纳米管表面的无定形碳，其中，所述退火过程为氢气或水蒸气氛围，退火温度为100℃-850℃，退火时间为5分钟-2小时；

(三)在退火后的衬底上生长二维过渡金属硫族化合物，得到一维碳纳米管/二维过渡金属硫族化合物范德华异质结。

优选的是，在上述方法中，所述步骤一中化学气相沉积法生长碳纳米管的碳源为乙醇、甲烷或乙烯。

优选的是，在上述方法中，所述步骤一化学气相沉积法生长碳纳米管的温度为700-1000℃，时间为5分钟-2小时。

优选的是，在上述方法中，所述退火过程为氢气氛围，退火温度为500℃-700℃，退火时间为20分钟-1小时。

优选的是，在上述方法中，所述退火过程为水蒸气氛围，退火温度为500℃-700℃，退火时间为20分钟-1小时。

优选的是，在上述方法中，所述退火过程中的氢气流量为2sccm-500sccm。

优选的是，在上述方法中，所述步骤三中生长二维过渡金属硫族化合物的方法包括化学气相沉积法或物理气相沉积法。

优选的是，在上述方法中，所述步骤三中生长二维过渡金属硫族化合物的温度为500℃-900℃，氩气流量为5sccm-500sccm，时间为1分钟-1小时。