[发明专利]一种制备单层过渡金属二硫化物柔性光电探测器的方法

摘要

本发明公开了一种制备单层过渡金属二硫化物柔性光电探测器的方法，包括如下步骤：首先以过渡金属氧化物和升华硫为原料，采用化学气相沉积法制备单层薄膜；接着采用真空镀膜法，以铜网为硬质掩膜版在PDMS‑1柔性基底上图形化金属电极；最后将单层过渡金属二硫化物薄膜从生长衬底转移到柔性基底，此过程先将单层过渡金属二硫化物转移到PMMA薄膜上，再将PMMA粘附有单层过渡金属二硫化物薄膜的那一面贴附到PDMS‑2上，溶解掉PMMA薄膜后以PDMS‑2为支撑层，通过定位转移法将单层过渡金属二硫化物薄膜转移到柔性基底PDMS‑1上。本发明光电探测器表现出良好的光敏特性，本发明拓宽了单层过渡金属二硫化物光电探测器在柔性电子设备的应用领域。

主权项

1.一种制备单层过渡金属二硫化物柔性光电探测器的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、采用化学气相沉积法制备单层过渡金属二硫化物:首先将过渡金属源和硫源按照1:10～1:100的质量比分别置于管式炉高温区和低温区，再将清洗之后的生长衬底置于钼源下游5～10cm处，高温区以10～15℃/min升至750～800℃，并在氩气流速为60～110sccm的条件下升至反应温度后保温10～30min，最后自然冷却至室温，得到单层过渡金属二硫化物薄膜材料；/n步骤二、取一块表面干净平整的PDMS-1柔性材料作为基底，在其表面覆盖适当规格的掩膜版，并用高温胶带将掩膜版和柔性基底固定在一起，然后置于真空镀膜机腔体，将金属电极沉积在其表面；/n步骤三、蒸镀结束后取下步骤二所得样品表面的掩膜版，得到表面图形化金属电极的PDMS-1柔性基底；/n步骤四、将步骤一所得生长衬底置于70～80℃的加热台上预热，取少量PMMA溶液滴于生长衬底表面，使用匀胶机甩匀衬底表面的PMMA溶液，重复该步骤数次后形成紧贴于生长衬底表面的PMMA胶合层；/n步骤五、将步骤四所得样品置于去离子水中浸泡数分钟，利用去离子水使生长衬底和贴附有单层过渡金属二硫化物的PMMA胶合层分离，得到表面附着有单层过渡金属二硫化物薄膜的PMMA胶合层；/n步骤六、将步骤五所得的表面粘附有单层过渡金属二硫化物薄膜的PMMA胶合层平整贴在柔性材料PDMS-2表面，并在其表面施加压力使支撑层PDMS-2与单层过渡金属二硫化物薄膜紧密贴合；/n步骤七、将步骤六所得样品浸泡于丙酮溶液数秒后除去PMMA薄膜，得到附着在PDMS-2表面上的单层过渡金属二硫化物薄膜；/n步骤八、首先将PDMS-2没有粘附任何材料的一面贴附到载玻片上，再将载玻片放置在材料位移平台的夹具中，同时将步骤三所得的表面图形化金属柔性电极放置在目标基底位移平台上；利用光学显微镜，将显微镜对焦在表面图形化金属电极的PDMS-1基底上，调整目标基底位移平台，寻找特定转移所需的目标金属电极的位置；然后将显微镜对焦在步骤七所得的附着在PDMS-2表面上的单层过渡金属二硫化物薄膜表面，调整材料位移平台寻找需要转移的某一个单层过渡金属二硫化物薄膜，此时金属电极的位置和单层过渡金属二硫化物薄膜的位置会大致对准；通过缓慢下降夹具并且不断调整焦距，精准地修正金属电极和单层过渡金属二硫化物薄膜的相对位置，保证目标转移材料和目标转移位置始终在同一垂直面，直至两者互相贴合；最后从夹具中取下载玻片，载玻片上从下到上依次为：支撑层PDMS-2、单层过渡金属二硫化物、柔性基底PDMS-1；/n步骤九、将步骤八中的载玻片没有粘附PDMA-2的那一面放置到加热台加热；此时，PDMS-2两面都将失去粘性，移除PDMS-2，单层过渡金属二硫化物将转移至PDMS-1衬底表面，柔性光电探测器制备结束，对该光电探测器进行光敏特性测试。/n