[发明专利]无掩膜制备二硫化钼微孔图案的方法

说明书

本发明公开了一种无掩膜制备二硫化钼微孔图案的方法，其步骤包括：(1)、将二硫化钼膜转移到衬底上，所述衬底上已经制备好待转移的周期性图案；(2)、常压、空气氛围中升温，达到指定温度后，通入惰性气体保温一段时间，得到上有与衬底图案相对应的周期性图案的二硫化钼膜。本发明方法操作简单，设备要求低，而且能减小多余杂质引入。

技术领域

本发明涉及一种无掩膜制备二硫化钼微孔图案的方法。

背景技术

近年来，二维材料引起了纳米光电子领域的研究热潮。大部分二维材料层内原子通过共价键或离子键连接，束缚力强，而层间通过范德华力结合。这种层状结构赋予了二维材料独特的光电性能，如可调谐的电子能带结构、高载流子迁移率等，在构筑高性能光电子器件方面已经展示出巨大潜力。

单层或者少层二硫化钼材料作为常见稳定的二维半导体材料中的一员，具有较高的迁移率与较好的空气中稳定性。由于其具有较高的本征吸收率、合适的带隙宽度与根据材料层数带隙宽度可变的特点，常作为可见光光吸收材料用于光伏与光探测器件。

二硫化钼作为光吸收材料，构建周期性纳米结构被认为可有效地改善其由于厚度过薄所带来的光吸收率低的问题。在材料表面制作周期性结构的常用手段包括直接刻蚀材料表面、溅射生长金属阵列、制备介质光栅等。其中直接刻蚀材料表面工艺简单，不引入其他材料且不影响后续处理。

目前对于少层二硫化钼材料的图案制备方法大致为：电子束曝光或者光刻后，使用反应离子刻蚀等半导体刻蚀方法，其优点是图形可控，与传统光刻工艺兼容。然而复杂的图形化工艺会引入光刻胶等杂质而不利于保持材料表面洁净度，复杂的工艺过程会造成工艺成本的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供无掩膜制备二硫化钼微孔图案的方法，可减小多余杂质的引入。

本发明采用的技术方案为：一种无掩膜制备二硫化钼微孔图案的方法，其特征在于其步骤包括：

(1)、将二硫化钼膜转移到衬底上，所述衬底上已经制备好待转移的周期性图案；

(2)、常压、空气氛围中升温，达到指定温度后，通入惰性气体保温一段时间，得到上有与衬底图案相对应的周期性微孔图案的二硫化钼膜。

二硫化钼材料来源可为本领域公知的常规方法，如直接剥离法，化学气相沉积法。

优选的，步骤(2)中指定温度为300-400℃，保温时间为30～180min。

优选的，步骤(1)中转移具体为先超声清洗并使用酒精润湿衬底，再使用PDMS拾取所需二硫化钼膜并在真空环境中将其平贴于衬底上，在真空环境中60-80℃加热10～20min，直至二硫化钼膜被释放且残余酒精被蒸发；最后在常温常压下依次使用丙酮，酒精，去离子水浸泡清洗，加热烘干，待降至室温后再进行步骤(2)的升温。

优选的，步骤(1)中所述二硫化钼膜厚度为10nm～100nm，即少层二硫化钼材料。

优选的，二硫化钼膜厚度为10～50nm时，步骤(2)中指定温度为300-350℃，保温时间为60～180min。

优选的，二硫化钼膜厚度大于50nm且小于等于100nm时，步骤(2)中指定温度为350-400℃，保温时间为30～120min。

优选的，步骤(2)中通入的惰性气体为40sccm～200sccm的氮气或者氩气，反应压强为一个标准大气压。

优选的，步骤(2)中升温速率为5℃/min。

优选的，衬底上周期性图案为微米孔或微米柱，其深度或高度为二硫化钼膜厚度的1～10倍。

优选的，步骤(1)中在真空环境下进行转移。