[发明专利]一种单层二硫化锡薄膜及其二维异质结和制备方法

权利要求书

1.一种单层二硫化锡薄膜及其二维异质结的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)使用化学气相沉积方法制备单层石墨烯，将单层石墨烯转移至支撑衬底上制备得到外延基底；

b)将石英管分为第一温区、第二温区和第三温区，将硫粉、硫化亚锡粉末、外延基底分别依次放置于三个温区内；其中，所述硫化亚锡粉末和外延基底置于石英瓦中，所述石英瓦连续设置于第二温区和第三温区；

c)用机械泵将石英管内抽至真空后通入惰性气体；在流量为20～80sccm的惰性气体条件下，分别将第一温区、第二温区和第三温区升温至100～120℃、550～650℃和380～430℃的目标温度，保温15～25分钟，在外延基底表面生长单层二硫化锡薄膜，与石墨烯构成双层二维异质结；

d)生长结束，降温过程中增大载气流量至110～130sccm，吹扫2～5分钟后快速冷却，维持该流量的载气至冷却结束。

2.根据权利要求1所述的一种单层二硫化锡薄膜及其二维异质结的制备方法，其特征在于：所述步骤a)中，所述支撑衬底包括SiO₂/Si、硅片、蓝宝石衬底、云母衬底。

3.根据权利要求1所述的一种单层二硫化锡薄膜及其二维异质结的制备方法，其特征在于：所述步骤b)中，所述硫粉的用量为450～600mg，所述硫化亚锡粉末用量为20～40mg。

4.根据权利要求1所述的一种单层二硫化锡薄膜及其二维异质结的制备方法，其特征在于：所述步骤b)中，外延基底与第三温区入口的距离为5～7cm，石英瓦的后端与第三温区入口的距离为10cm。

5.根据权利要求1所述的一种单层二硫化锡薄膜及其二维异质结的制备方法，其特征在于：所述步骤c)中，所述惰性气体包括氦气、氖气、氩气中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种单层二硫化锡薄膜及其二维异质结的制备方法，其特征在于：所述步骤c)中，所述第一温区由加热带控制，第二温区和第三温区由化学气相沉积管式炉控制。

7.根据权利要求6所述的一种单层二硫化锡薄膜及其二维异质结的制备方法，其特征在于：所述步骤c)中，所述化学气相沉积管式炉在25～35分钟内升至第二温区和第三温区的目标温度，所述第一温区的加热开启时间为第二和第三温区开始加热后的16～25分钟，第一温区在5分钟内到达目标温度。

8.根据权利要求7所述的一种单层二硫化锡薄膜及其二维异质结的制备方法，其特征在于：所述步骤c)中，升温过程中第一温区未加热前载气流量为20～30sccm，开始加热后为60～80sccm，停止加热时为110～130sccm。

9.根据权利要求1所述的一种单层二硫化锡薄膜及其二维异质结的制备方法，其特征在于：所述步骤d)中，第一温区停止加热后，第二温区和第三温区保温2～5分钟，随后将化学气相沉积管式炉掀盖快速冷却。

10.一种单层二硫化锡薄膜及其二维异质结，其特征在于：由权利要求1～9任一项所述的方法制备而成，其中外延基底单层石墨烯表面均匀生长有单层的二硫化锡薄膜，所述二硫化锡薄膜与石墨烯构成双层二维异质结，且二硫化锡薄膜的厚度为0.75nm，覆盖率为10～95％。