一种超大尺寸二硫化钼制造技术

本申请涉及一种超大尺寸二硫化钼

【技术实现步骤摘要】
一种超大尺寸二硫化钼/氮化镓混维异质结构的制备方法及应用


[0001]本申请涉及半导体领域，尤其涉及异质结构
。

技术介绍

[0002]通过范德华作用力结合的二维
/
三维混维异质结构，通过将二维层状材料和成熟的三维薄膜半导体材料的优势相结合，可以显著提高其响应度和有效波长范围
。
而将二维二硫化钼和三维氮化镓结合的
MoS2/GaN
混维异质结构，由于其晶格匹配
、
高温下良好的化学稳定性以及互补的发光和探测波段，在电子
、
光电和传感等诸多领域有广阔的应用前景
。
目前，对于
MoS2/GaN
混维异质结构的制备主要是通过干法或湿法转移技术得到
。
然而，这种方法步骤繁多，而且不可避免地会引入杂质和缺陷，影响获得结构的晶体质量
。
相较与这类方法，化学气相沉积
(CVD)
法直接在
GaN
上生长
MoS2材料相对简便且成本低廉，但目前通过
CVD
方法难以快速获得超大尺寸
、
高覆盖率
、
高质量的
MoS2/GaN
混维异质结构
。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供了一种超大尺寸二硫化钼
/
氮化镓混维异质结构的制备方法，以解决通过
CVD
方法难以快速获得超大尺寸
、
高覆盖率
、
高质量的
MoS2/GaN
混维异质结构的技术问题
。
[0004]本申请实施例提供一种超大尺寸二硫化钼
/
氮化镓混维异质结构的制备方法，所述超大尺寸二硫化钼
/
氮化镓混维异质结构的制备方法包括如下步骤：
[0005]在基底上制备
GaN
层，得到
GaN
外延片；
[0006]对所述
GaN
外延片表面进行清洁后，用氧等离子体处理所述
GaN
外延片；
[0007]配制含钼酸根的碱性溶液，并将所述碱性溶液均匀设置到氧等离子体处理后的
GaN
外延片上，去除溶剂，得到预制衬底；
[0008]以单质硫为硫源对所述预制衬底进行化学气相沉积，在所述预制衬底表面形成
MoS2层，得到所述超大尺寸二硫化钼
/
氮化镓混维异质结构
。
[0009]在本申请的一些实施例中，所述基底为蓝宝石衬底，所述在基底上制备
GaN
层，包括如下步骤：
[0010]在基底上沉积
AlN
缓冲层；
[0011]在所述
AlN
缓冲层上沉积
GaN
层
。
[0012]在本申请的一些实施例中，所述
AlN
缓冲层的厚度为
500nm
以上；和
/
或，
[0013]所述
GaN
层厚度为
200nm
以上；和
/
或，
[0014]所述
MoS2层仅包括单原子层的
MoS2。
[0015]在本申请的一些实施例中，所述
GaN
层为硅掺杂的
n
‑
GaN
层
、
镁掺杂的
p
‑
GaN
层
、
非故意掺杂的
u
‑
GaN
层中的一种
。
[0016]在本申请的一些实施例中，所述含钼酸根的碱性溶液为钼酸钠和氢氧化钠的混合
溶液
。
[0017]在本申请的一些实施例中，所述配制含钼酸根的碱性溶液，包括如下步骤：
[0018]在每
100ml
去离子水中溶解
155mg
钼酸钠和
30mg
氢氧化钠，获得所述含钼酸根的碱性溶液
。
[0019]在本申请的一些实施例中，所述将所述碱性溶液均匀设置到氧等离子体处理后的
GaN
外延片上，包括如下步骤：
[0020]在所述氧等离子体处理后的
GaN
外延片上滴加所述碱性溶液，以
1000
‑
3000rpm
的转速旋涂
。
[0021]在本申请的一些实施例中，所述以单质硫为硫源对所述预制衬底进行化学气相沉积，包括如下步骤：
[0022]将所述预制衬底置入三温区管式炉的第三温区；
[0023]将硫粉置入第一温区；
[0024]在保护气氛围下，将第一温区
、
第二温区
、
第三温区的温度分别控制为
190℃、350℃
和
850℃
，反应
5min。
[0025]在本申请的一些实施例中，所述第一温区和所述第三温区的距离不低于
50cm。
[0026]在本申请的一些实施例中，所述保护气的流量为
250sccm。
[0027]本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0028]本申请实施例提供的超大尺寸二硫化钼
/
氮化镓混维异质结构的制备方法，通过在基底上制备
GaN
层
、
对得到的
GaN
外延片进行氧等离子体处理后在表面施加含钼酸根的碱性溶液，随后再以单质硫为硫源进行化学气相沉积形成
MoS2层，由于经过氧等离子体处理，碱性溶液在
GaN
外延片表面浸润性较好，使得二硫化钼的覆盖率很高，且容易形成尺寸较大的二硫化钼单晶，从而得到超大尺寸二硫化钼
/
氮化镓混维异质结构；且本申请实施步骤简单，能够快速制备超大尺寸二硫化钼
/
氮化镓混维异质结构
。
附图说明
[0029]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理
。
[0030]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0031]图1为本申请实施例提供的一种超大尺寸二硫化钼
/
氮化镓混维异质结构的制备方法的流程示意图；
[0032]图2为实施例1中超大尺寸二硫化钼
/
氮化镓混维异质结构的光学显微镜图像；
[0033]图3为实施例1中超大尺寸二硫化钼本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种超大尺寸二硫化钼
/
氮化镓混维异质结构的制备方法，其特征在于，所述超大尺寸二硫化钼
/
氮化镓混维异质结构的制备方法包括如下步骤：在基底上制备
GaN
层，得到
GaN
外延片；对所述
GaN
外延片表面进行清洁后，用氧等离子体处理所述
GaN
外延片；配制含钼酸根的碱性溶液，并将所述碱性溶液均匀设置到氧等离子体处理后的
GaN
外延片上，去除溶剂，得到预制衬底；以单质硫为硫源对所述预制衬底进行化学气相沉积，在所述预制衬底表面形成
MoS2层，得到所述超大尺寸二硫化钼
/
氮化镓混维异质结构
。2.
根据权利要求1所述的超大尺寸二硫化钼
/
氮化镓混维异质结构的制备方法，其特征在于，所述基底为蓝宝石衬底，所述在基底上制备
GaN
层，包括如下步骤：在基底上沉积
AlN
缓冲层；在所述
AlN
缓冲层上沉积
GaN
层
。3.
根据权利要求2所述的超大尺寸二硫化钼
/
氮化镓混维异质结构的制备方法，其特征在于，所述
AlN
缓冲层的厚度为
500nm
以上；和
/
或，所述
GaN
层厚度为
200nm
以上；和
/
或，所述
MoS2层仅包括单原子层的
MoS2。4.
根据权利要求1所述的超大尺寸二硫化钼
/
氮化镓混维异质结构的制备方法，其特征在于，所述
GaN
层为硅掺杂的
n
‑
GaN
层
、
镁掺杂的
p
‑
GaN
层
、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：蹇鹏承，赵永明，尹君扬，吴峰，陈长清，戴江南，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：