一种在二维材料CVD生长中掺入稀土材料的方法与流程

技术特征：
1.一种在二维材料cvd生长中掺入稀土材料的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：(1)将衬底清洗除杂，然后超声处理，干燥后备用；称量前驱体、钨源、生长促进剂和稀土元素粉源；然后将钨源、生长促进剂和稀土元素粉源反复研磨混合，得到混合粉源；(2)将前驱体均匀平铺至第一石英舟中，然后将上述混合粉源均匀平铺至第二石英舟上；将衬底的抛光表面正对所述混合粉源、悬挂于所述第二石英舟上面；(3)双温区管式炉的石英管腔室内沿气流方向依次设置气体流量控制器、加热区ⅰ、绝热区和加热区ⅱ，测量中加热区ⅰ中心位置的加热温度、并计算与热电偶测量温度的差值，同时测量双温区管式炉中加热区ⅱ中心位置的加热温度、并计算与热电偶测量温度的差值，根据计算的差值校准加热温度；(4)然后将所述第一石英舟置于所述加热区ⅰ的中心位置，将所述第二石英舟置于所述加热区ⅱ的中心位置；(5)将所述加热区ⅱ初次升温，同时将石英管腔室抽至真空状态；然后持续通入氩气气源，同时保持所述加热区ⅱ的温度不变；接着将所述加热区ⅱ继续升温至混合粉源生长温度，然后将所述加热区ⅰ升温至前驱体生长温度，且使所述加热区ⅰ和所述加热区ⅱ同时升温完成；(6)切断氩气气源，同时打开混合气源，保温生长；生长完成的同时关闭混合气源、打开氩气气源，至温度自然冷却。2.根据权利要求1所述在二维材料cvd生长中掺入稀土材料的方法，其特征在于，步骤(1)中所述衬底选用表面抛光的单晶硅片或表面抛光氧化的单晶硅片；所述超声处理是依次加入至丙酮、酒精、去离子水中超声10min；所述干燥是用氮气吹干。3.根据权利要求2所述在二维材料cvd生长中掺入稀土材料的方法，其特征在于，步骤(1)中所述前驱体为硫粉或硒粉；所述钨源采用纯度为99.99％的wo3，所述生长促进剂采用纯度为99.999％的nacl，所述稀土元素粉源采用纯度为99.99％的er2o3；且所述前驱体、钨源、生长促进剂和稀土元素粉源的质量比为150:(50～80):(0～7)，且所述稀土元素粉源与所述钨源的质量比为1:(0.1～0.5)。4.根据权利要求3所述在二维材料cvd生长中掺入稀土材料的方法，其特征在于，步骤(2)中所述衬底的抛光表面与所述混合粉源之间的垂直距离为6～10mm；所述石英舟的长为100mm、宽为20mm、高为10mm。5.根据权利要求4所述在二维材料cvd生长中掺入稀土材料的方法，其特征在于，步骤(5)中所述加热区ⅱ初次升温的时间为25min，所述初次升温至150℃；所述真空状态压强小于10pa；所述氩气气源的通入速率为300sccm；所述加热区ⅱ继续升温的时间为40min，所述混合粉源生长温度为1000℃；所述加热区ⅰ升温的时间为20min，所述前驱体生长温度为200℃。6.根据权利要求5所述在二维材料cvd生长中掺入稀土材料的方法，其特征在于，步骤(6)中所述混合气源的流速为60sccm，所述保温生长的时间为10min；冷却过程中所述氩气气源的流速为60sccm。7.根据权利要求6所述在二维材料cvd生长中掺入稀土材料的方法，其特征在于，步骤(6)中所述混合气源是由氩气和氢气按照9:1体积比混合。8.根据权利要求1～7任一项所述在二维材料cvd生长中掺入稀土材料的方法，其特征
在于，还包括：将所述石英管腔室、所述第一石英舟和所述第二石英舟用酒精浸泡后擦洗，然后用去离子水洗净，烘干，以备重复使用。

技术总结
本发明公开了一种在二维材料CVD生长中掺入稀土材料的方法，通过在二维材料生长过程中掺入稀土元素，达到了提高二维材料性能的目的。具体包括三个主要阶段：第一阶段是准备材料；第二阶段放置三种粉源，设置三种粉源之间的距离，设置衬底材料与WO3和Er2O3混合粉源之间的垂直高度；第三阶段使用化学气相沉积方法生长掺铒WS2(Er)二维材料，该阶段设定三种粉源的升温速率和化学反应期间三种粉源的保温温度，设置气体流速。设置气体流速。设置气体流速。


技术研发人员：王春香 赵洪泉 石轩 张国欣 张炜
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2021.09.03
技术公布日：2021/12/13