[发明专利]一种可控生长的WSe2

说明书

本发明属于过渡金属硫族化合物二维材料技术领域，公开了一种可控生长的WSesubgt;2/subgt;薄片及其制备方法和应用。该方法是先将氩气气流从SiOsubgt;2/subgt;/Si衬底流向WSesubgt;2/subgt;粉末方向并调节压力，将氩气流速降至30～50sccm，同时升温至1100～1130℃时，将氩气流速降至0sccm，并将氩气气流改为从WSesubgt;2/subgt;粉末流向SiOsubgt;2/subgt;/Si衬底的方向，将氩气流速升至100～130sccm，在1100～1130℃下生长8～15min，在通气的条件下冷却至室温，得到可控生长的WSesubgt;2/subgt;薄片。本发明通过控制反应时间和气流速率实现WSesubgt;2/subgt;薄片的可控生长，使WSesubgt;2/subgt;具有不同晶相和层数，为制备新型的光电探测器提供可能性。

技术领域

本发明属于过渡金属硫族化合物(TMDs)二维材料生长技术领域，更具体地，涉及一种可控生长的WSe₂薄片及其制备方法和应用。

背景技术

在过渡金属硫族化合物中，其晶体一般来说有1T-三角形、2H-正六边形和3R-菱形三种相。WSe₂作为TMDs二维材料中的一种，生长出来的材料最常见的晶相是1T-三角形和2H-正六边形，生长技术通常是利用气相沉积来生长材料，气相沉积是指将前驱体加热气化，利用气相中发生的物理、化学反应，在衬底表面沉积合成涂层、薄膜或纳米材料的技术，按其反应本质分为物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)。目前，无论是PVD生长还是CVD生长，最终生长出来的WSe₂大多数是单一晶相的材料，同时，生长出来的双层或多层重叠的WSe₂几乎也是单一晶相的重叠。另外，对于重叠WSe₂的生长更多的是偶然情况，即生长重叠WSe₂时，生长条件和重叠层数缺乏可控性和重复性。因此，这样会使生长出来的WSe₂形状单一，缺少一定的丰富性，在性能上可能也没有相关的研究。

发明内容

为了克服目前WSe₂生长存在的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种可控生长的WSe₂薄片的制备方法。该方法具有可控性和重复性，通过控制加热温度、加热时间、保温时间、载气流速以及衬底与前驱物之间的距离来进行可控重复地生长得到具有1T单晶相的单层WSe₂薄片、具有1T单晶相的双层重叠WSe₂薄片或者具有1T和2H双晶相的三层重叠WSe₂薄片。

本发明的另一目的在于提供上述方法制得的WSe₂薄片。该WSe₂薄片具有双晶相重叠结构，能够丰富WSe₂生长的形状，拓宽WSe₂的形貌研究。

本发明的再一目的在于提供上述WSe₂薄片的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种可控生长的WSe₂薄片的制备方法，包括如下具体步骤：

S1.将WSe₂粉末放在干净的石英舟A中，并把石英舟A放在管式炉热温区的正中间位置；再将清洗的SiO₂/Si衬底向上平放在干净的石英舟B中，并把石英舟B放在距离热温区正中间12～15cm的气流下游位置；