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一種大面積超薄石墨烯/二硫化鉬超晶格異質(zhì)材料的制作方法

文檔序號(hào):11136687閱讀:來源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種大面積超薄石墨烯/硫化鉬超晶格異質(zhì)材料,其特征在于:為采用層遞式轉(zhuǎn)移方法制備的由石墨烯和硫化鉬薄膜交替生長(zhǎng)的多層薄膜,材料面積達(dá)到0.25mm2-1cm2,硫化鉬的厚度為0.65-3.5nm,石墨烯的厚度為0.34-2nm,超晶格異質(zhì)結(jié)的周期設(shè)置為4-20個(gè),每個(gè)循環(huán)周期的厚度為0.99-5.5nm,然后利用濕法循環(huán)轉(zhuǎn)移直至形成總厚度為3.96-110nm厚的超晶格異質(zhì)結(jié)構(gòu),即為大面積超薄石墨烯/二硫化鉬超晶格異質(zhì)材料。

2.一種如權(quán)利要求1所述大面積超薄石墨烯/二硫化鉬超晶格異質(zhì)材料的制備方法,其特征在于步驟如下:

1)大面積石墨烯薄膜的制備

以銅箔為石墨烯沉積襯底,先將銅箔放入濃度為5wt%的稀鹽酸溶液中,超聲5min,然后取出銅箔放在去離子水中超聲10min,取出用氮?dú)鈽尨蹈?,然后利用PECVD(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法)生長(zhǎng)大面積石墨烯薄膜,其中沉積溫度為300-750℃,反應(yīng)氣源為甲烷、氫氣和氬氣的混合氣體,混合氣體中甲烷占總氣體體積流量的20-50%、氫氣占總氣體體積流量的1-15%、其他為氬氣,功率為100-300W,壓強(qiáng)為50-1000Pa,沉積時(shí)間為10-100s,制得石墨烯薄膜,所述PECVD沉積設(shè)備型號(hào)為13.56MHz-100MHz;

2)大面積二硫化鉬薄膜的制備

通過CVD方法(化學(xué)氣相沉積)制備大面積二硫化鉬,生長(zhǎng)材料選擇硫和鉬箔,在管式爐中進(jìn)行鉬箔硫化,溫度為500-700℃,氬氣的通入流量為50-100sccm,生長(zhǎng)時(shí)間為1-60min,制得二硫化鉬薄膜,所述沉積設(shè)備為三溫區(qū)管式爐;

3)石墨烯/二硫化鉬超晶格異質(zhì)材料的制備

首先將大面積二硫化鉬薄膜轉(zhuǎn)移到SiO2襯體上,方法是利用旋涂?jī)x在沉積二硫化鉬薄膜的鉬箔上旋涂一層均勻的PMMA,旋涂機(jī)在150r/min低速下運(yùn)行5s、再在3000r/min高速下運(yùn)行1min,然后在80℃下熱烘2min,重復(fù)以上步驟,完成第二次甩膠和熱烘,然后利用濃度為0.5mol/L的FeCl3溶液將底部的鉬箔刻蝕掉,形成懸浮在溶液中的二硫化鉬薄膜,然后采用撈取的方式將二硫化鉬薄膜轉(zhuǎn)移到SiO2襯體上,然后浸泡在丙酮中去膠;采用上述相同的方法,完成石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移,依次轉(zhuǎn)移二硫化鉬和石墨烯薄膜后,形成大面積超薄石墨烯/二硫化鉬超晶格異質(zhì)材料。

3.一種如權(quán)利要求1所述大面積超薄石墨烯/二硫化鉬超晶格異質(zhì)材料的應(yīng)用,其特征在于:用于二維材料/單晶硅異質(zhì)太陽電池,該異質(zhì)太陽電池由下電極、n-型單晶硅、SiO2層、大面積超薄石墨烯/二硫化鉬超晶格異質(zhì)材料、上電極依次疊加構(gòu)成,其中大面積超薄石墨烯/二硫化鉬超晶格異質(zhì)材料為p型半導(dǎo)體,由層數(shù)為4-20多層石墨烯-二硫化鉬薄膜組成,其與n型單晶硅襯底構(gòu)成內(nèi)建電場(chǎng),實(shí)現(xiàn)對(duì)300-800nm波段太陽光譜的光電轉(zhuǎn)化。

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