一种化学气相沉积制备二维Bi3O2.5Se2半导体薄膜的方法

技术领域

本发明属于二维半导体材料领域，具体涉及一种利用不同种类铋源作为前驱体进行化学气相沉积合成新型高迁移率二维Bi

随着集成电路步入亚三纳米技术节点，传统的硅基电子器件面临迁移率衰退、漏电流增加等瓶颈问题，摩尔定律日趋走向物理极限。与传统非层状硅基材料相比，二维半导体材料因其具有原子级厚度的天然优势，能够有效克服在晶体管尺寸微缩中带来的短沟道效应等问题，有望突破传统半导体材料的限制，延续摩尔定律并引领半导体集成电路进一步发展。在众多的二维半导体材料中，以Bi

不同前驱体的选择，往往会影响CVD薄膜的晶体质量、载流子浓度等，是一种调控半导体薄膜性能的有效手段之一。然而，迄今为止，二维Bi

发明内容

本发明的目的是提供一种利用不同种类铋源前驱体进行CVD制备Bi

本发明涉及的Bi

本发明提供的制备Bi

以Se粉末和不同种类铋源(次碳酸铋，柠檬酸铋，铋粉末，乙酸铋，硝酸铋，氢氧化铋)作为前驱体原料，进行化学气相沉积，沉积完毕后得到所述二维高迁移率Bi

上述方法中，所述Se粉末分别与次碳酸铋、柠檬酸铋、铋单质、乙酸铋、硝酸铋、氢氧化铋的质量比为1:0.2～0.5、1:0.1～1、1:0.5～2、1:0.1～1、1:0.1～1、1:0.1～1。

所述化学气相沉积在氟晶云母基底上进行；

所述基底具体为云母，化学式为KMg

所述化学气相沉积步骤中，载气为氩气，并在氧气或氢气辅助下进行，载气流量为100～500s.c.c.m.。

体系压强为200-700Torr，具体可为200、400或600Torr。

沉积温度为600-700℃，具体可为620℃、650℃、680℃或700℃。

沉积时间为5-30分钟，具体可为5、10、15、30分钟。

所述化学气相沉积具体可为在管式炉中进行，更具体的，所述原料位于所述管式炉的中心位置。

所述基底位于所述管式炉中心位置的下游。具体为距所述中心位置9-15厘米的下游位置。

所述方法还包括如下步骤：在所述化学气相沉积步骤之后，将体系自然降温至室温。

所述超薄Bi

按照上述方法制备得到的超薄Bi

本发明的技术效果是：

本发明介绍了一种新型的制备二维高迁移率Bi

附图说明

图1是本发明生长二维Bi

图2是本发明实施例1中所得Bi

图3为实施例1制备所得超薄Bi

图4为实施例1制备所得Bi

图5为实施例1制备所得Bi

图6为实施例1制备所得Bi

图7为实施例1用次碳酸铋作为前驱体制备所得高迁移率Bi

图8是本发明实施例2用柠檬酸铋作为前驱体所得Bi

图9是本发明实施例3用Bi单质作为前驱体所得Bi

图10是本发明实施例4用乙酸铋作为前驱体所得Bi

图11是本发明实施例5用硝酸铋作为前驱体所得Bi

图12是本发明实施例6用氢氧化铋作为前驱体得Bi

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。图1示出了本发明生长二维Bi

实施例1

称取0.5克次碳酸铋((BiO)

图2为该实施例1制备所得层状Bi

图3为该实施例1制备所得超薄Bi

图4为该实施例1制备所得Bi

图5为该实施例1制备所得Bi

图6为该实施例1制备所得Bi

图7为该实施例1用次碳酸铋作为前驱体制备所得高迁移率Bi

实施例2

称取0.25克柠檬酸铋(C

图8为该实施例2制备所得层状Bi

实施例3

称取0.5克Bi单质粉末0.5克Se粉末，将其置于管式炉石英管的中心位置。接着，氟晶云母基底被置于距离管式炉中心10-15厘米的下游处。通入载气氩气(200s.c.c.m.)和微量的氧气(1％,2s.c.c.m.)，维持体系压强为200Torr。将温度升至620摄氏度，维持10分钟，进行化学气相沉积。沉积完毕后停止辅助气体的通入，自然冷却至室温后停止载气的通入，最后将沉积有Bi

图9为该实施例3制备所得层状Bi

实施例4

称取0.5克乙酸铋(C

图10为该实施例4制备所得层状Bi

实施例5

称取0.2克硝酸铋(Bi(NO

图11为该实施例5制备所得层状Bi

实施例6

称取0.4克氢氧化铋(Bi(OH)

图12为该实施例6制备所得层状Bi

尽管上面已经描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。