[发明专利]一种单晶二维硒化铂薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种单晶二维硒化铂薄膜的制备方法，其特征在于：制备单晶硒化铂薄膜化学气相沉积装置为：以直径大于等于9cm的石英管的石英管腔体作为反应腔体，一端为载气入口，另一端为载气出口，惰性气体作为载气；反应腔体内包含两个温区，气流上游为低温区，用石英片放置硒粉，气流下游为高温区，放置氧化硅衬底作为铂源基底，两个温区相通；低温区以1‑5小时上升到350℃后保持3‑8小时，高温区以1‑5小时上升到500～600℃后保持3‑8小时，保持过程即为硒化过程。本发明可制备出均匀高质量的单晶硒化铂薄膜。

技术领域

本发明属于二维纳米材料制备技术领域，具体涉及一种采用大管径管式炉，基于热辅助转化制备高质量单晶硒化铂薄膜的方法。

背景技术

二硒化铂(PtSe2)作为一种新型过渡金属硫族化合物，因其优异的材料性能(如可调带隙、高载流子迁移率、高光学吸收率、良好的机械柔性、可调载流子密度和极性等)被认为是制备各种高性能电子和光电子器件的有力候选者，包括场效应晶体管、太阳能电池、光电探测器等。

目前，硒化铂薄膜大多采用小管径设备(直径5cm)在450℃温度下直接硒化制得，较低的硒化温度导致硒化铂薄膜结晶性较差。其次，小管径反应腔体使铂源样品处在高浓度硒蒸汽环境中，硒化过程反应速率快，结晶成核点多，导致硒化铂材料大多为多晶相，极大的降低了薄膜中载流子的迁移率，致使晶体管的性能变差。

发明内容

本发明提供一种单晶二维硒化铂薄膜的制备方法，其目的是解决现有技术的缺点，制备出均匀高质量的单晶硒化铂薄膜。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种单晶二维硒化铂薄膜的制备方法，其特征在于：

制备单晶硒化铂薄膜化学气相沉积装置为：

以直径大于等于9cm的石英管的石英管腔体作为反应腔体，一端为载气入口，另一端为载气出口，惰性气体作为载气；

反应腔体内包含两个温区，气流上游为低温区，用石英片放置硒粉，，气流下游为高温区，放置氧化硅衬底作为铂源基底，两个温区相通；

单晶硒化铂薄膜制备方法具体包括如下步骤：

S1、将盛有硒粉的石英片和放有生长有铂膜的氧化硅衬底分别放在低温区和高温区；

S2、抽出石英管腔体内的空气，再通入Ar气，该过程重复3遍；

S3、Ar气体持续通入石英管腔体，打开出气口，创造出低氧常压环境；

S4、设置两个温区的温控仪表，低温区以1-5小时上升到350℃后保持3-8小时，高温区以1-5小时上升到500～600℃后保持3-8小时，保持过程即为硒化过程；升温过程结束时，在石英管腔体内硒粉的起始挥发温度为300～500℃；

S5、等待反应结束，高温区温度降低到200℃以下时，停止通入Ar气；

S6、冷却至室温，取出样品。

石英管直径为9-12cm。

高温区和低温区之间的距离为5～10cm。

氧化硅衬底的SiO₂层厚度为200～1200nm，预先生长的铂膜厚度为2-15nm，氧化硅衬底和硒粉之间的距离为15-20cm，氧化硅衬底距离石英管底部约2cm，硒粉距离石英管底部约为0.3cm。

在S4中，高温区以1-5小时上升到560℃后保持3-8小时。

本发明的有益之处在于：