CN114574835A - 一种石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜及其制备方法，方法包括：对铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底分别进行清洁处理；在处理完成的铜箔衬底上生长石墨烯薄膜；将生长完成的石墨烯薄膜从处理完成的铜箔衬底上转移至处理完成的二氧化硅/硅衬底上，以得到沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底；在沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上生长二硫化钼薄膜，以得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜。本发明通过在沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上生成二硫化钼，得到大面积连续高质量的二维二硫化钼薄膜，使得在范德瓦尔斯力的作用下，石墨烯和二硫化钼自然形成范德瓦尔斯异质结，得到大面积连续高质量的石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜。
Description
技术领域
本发明涉及化学技术领域，尤其涉及一种石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜及其制备方法。
背景技术
二维材料是纳米材料领域重要的一部分，二维材料是对一类材料的统称，指的只有一个或几个原子层厚的薄膜材料。人们一直认为厚度小至原子尺寸的薄膜被认定在热力学上是不稳定的，所以是不可能存在的，直到单层结构的石墨烯被制备出来，才证明了二维材料的存在，从此对二维材料的科学研究才逐渐开始引起人们的广泛关注。目前制备二维材料的方法主要包括化学气相沉积法、机械剥离法、锂离子插层法、液相剥离法、化学剥离法、水热法等方法。化学气相沉积法是目前制备大面积二维材料的一种主要方法。
各种不同的二维材料在范德瓦尔斯力的作用下可以形成异质结，并且晶格失配一般比较小。因此，不同层状的二维材料形成的异质结是构建新一代纳米电子器件的基石。当前石墨烯和二硫化钼异质结的研究已成为热点之一。石墨烯虽然具有优异的电学和光学等性质，但本征的石墨烯没有带隙的缺陷制约了它的发展。二硫化钼具有可调的带隙和良好的光学性能。两者形成的石墨烯/二硫化钼异质结可以充分发挥两者各自的优点。
目前有关石墨烯和二硫化钼薄膜的制备已被报道，但是对石墨烯和二硫化钼形成范德瓦尔斯异质结的报道还比较少，工艺还不成熟，需要持续的研究来改进制备工艺，去获得大面积、高质量的二维石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜及其制备方法，用以获得大面积、高质量的二维石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜。
基于上述目的，本发明提供了一种石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜的制备方法，包括以下步骤：
对铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底分别进行清洁处理；
在处理完成的铜箔衬底上生长石墨烯薄膜；
将生长完成的石墨烯薄膜从处理完成的铜箔衬底上转移至处理完成的二氧化硅/硅衬底上，以得到沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底；
在沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上生长二硫化钼薄膜，以得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜。
在一些实施例中，在处理完成的铜箔衬底上生长石墨烯薄膜包括：
将处理完成的铜箔衬底放置于管式炉的石英管中；
对石英管进行抽真空处理，并将氢气通入石英管，且使氢气充满石英管的腔室；
将管式炉升温至第一预设温度，并恒温保持预设时间段；
将石英管内持续通入甲烷和氢气，并在第一预设温度下使甲烷和氢气进行反应，以得到石墨烯；
基于处理完成的铜箔衬底上的石墨烯得到石墨烯薄膜。
在一些实施例中，在处理完成的铜箔衬底上生长石墨烯薄膜进一步包括：
将处理完成的铜箔衬底放置于第一陶瓷舟内，并将第一陶瓷舟放置于管式炉的石英管中的高温区；
对石英管进行抽真空处理，并将氢气通入石英管，且使氢气充满石英管的腔室；
将管式炉升温至1030℃，并恒温保持30分钟；
将石英管内持续通入甲烷和氢气，并在1030℃下使甲烷和氢气进行反应，以得到石墨烯；
基于处理完成的铜箔衬底上的石墨烯得到石墨烯薄膜。
在一些实施例中，将生长完成的石墨烯薄膜从处理完成的铜箔衬底上转移至处理完成的二氧化硅/硅衬底上之前的步骤还包括：
在得到石墨烯薄膜后，将石英管内持续通入氢气，直至石英管冷却至室温。
在一些实施例中，在沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上生长二硫化钼薄膜，以得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜包括：
将沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底、三氧化钼及硫粉放置于石英管中；
对石英管进行抽真空处理，并将惰性气体通入石英管，以使惰性气体充满石英管的腔室；
将惰性气体持续通入石英管内，并将管式炉升温至第二预设温度，并在第二预设温度下使三氧化钼和硫粉进行反应，以得到二硫化钼；
基于附着在沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上的二硫化钼得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜。
在一些实施例中，在沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上生长二硫化钼薄膜，以得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜进一步包括：
将三氧化钼放置于第二陶瓷舟内，并将沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底放置于第二陶瓷舟内，且将第二陶瓷舟放置于石英管中的高温区，并将硫粉放置于第三陶瓷舟内，且将第三陶瓷舟放置于石英管中的低温区；
对石英管进行抽真空处理，并将惰性气体通入石英管，以使惰性气体充满石英管的腔室；
将惰性气体持续通入石英管内，并将管式炉升温至650℃，并在650℃下使三氧化钼和硫粉进行反应，以得到二硫化钼；
基于附着在沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上的二硫化钼得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜。
在一些实施例中，方法还包括：
在得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜后，将石英管内持续通入惰性气体，直至石英管冷却至室温。
在一些实施例中，惰性气体为氩气。
在一些实施例中，对铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底分别进行清洁处理包括：
将铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底分别进行擦拭，并分别在洗洁精溶液中进行超声处理，以得到初步清洁完成的铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底；
将初步清洁完成的铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底依次在去离子水中、酒精中以及丙酮中分别进行超声处理，以得到二次清洁完成的铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底；
将二次清洁完成的铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底分别用高纯氮气吹干，并在等离子清洗机中进行清洗，以去除铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底上的有机杂质。
本发明的另一方面，还提供了一种石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜，其通过以下方法制备：
对铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底分别进行清洁处理；
在处理完成的铜箔衬底上生长石墨烯薄膜；
将生长完成的石墨烯薄膜从处理完成的铜箔衬底上转移至处理完成的二氧化硅/硅衬底上，以得到沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底；
在沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上生长二硫化钼薄膜，以得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜。
本发明至少具有以下有益技术效果：
本发明的石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜的制备方法，通过在铜箔上生成石墨烯，得到大面积连续高质量的二维石墨烯薄膜，然后再转移到二氧化硅/硅衬底上；高质量的石墨烯的引入为二硫化钼的生长提供了异质结成核点，降低了表面能，减小了自由能势垒，从而使二硫化钼更容易沉积在石墨烯表面；通过在沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上生成二硫化钼，得到大面积连续高质量的二维二硫化钼薄膜；使得在范德瓦尔斯力的作用下，石墨烯和二硫化钼自然地形成范德瓦尔斯异质结，从而得到大面积连续高质量的二维石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为根据本发明实施例提供的石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜的制备方法的示意图；
图2为根据本发明实施例提供的石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜的制备方法中制备石墨烯的结构示意图；
图3为根据本发明实施例提供的石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜的制备方法中制备二硫化钼的结构示意图；
图4为根据本发明实施例提供的石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜的制备方法中衬底在陶瓷舟中放置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称的非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备固有的其他步骤或单元。
基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜的制备方法的实施例。图1示出的是本发明提供的石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜的制备方法的实施例的示意图。如图1所示，本发明实施例包括如下步骤：
步骤S10、对铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底分别进行清洁处理；
步骤S20、在处理完成的铜箔衬底上生长石墨烯薄膜；
步骤S30、将生长完成的石墨烯薄膜从处理完成的铜箔衬底上转移至处理完成的二氧化硅/硅衬底上，以得到沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底；
步骤S40、在沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上生长二硫化钼薄膜，以得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜。
本发明实施例的石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜的制备方法，通过在铜箔上生成石墨烯，得到大面积连续高质量的二维石墨烯薄膜，然后再转移到二氧化硅/硅衬底上；高质量的石墨烯的引入为二硫化钼的生长提供了异质结成核点，降低了表面能，减小了自由能势垒，从而使二硫化钼更容易沉积在石墨烯表面；通过在沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上生成二硫化钼，得到大面积连续高质量的二维二硫化钼薄膜；使得在范德瓦尔斯力的作用下，石墨烯和二硫化钼自然地形成范德瓦尔斯异质结，从而得到大面积连续高质量的二维石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜。
在一些实施例中，在处理完成的铜箔衬底上生长石墨烯薄膜包括：将处理完成的铜箔衬底放置于管式炉的石英管中；对石英管进行抽真空处理，并将氢气通入石英管，且使氢气充满石英管的腔室；将管式炉升温至第一预设温度，并恒温保持预设时间段；将石英管内持续通入甲烷和氢气，并在第一预设温度下使甲烷和氢气进行反应，以得到石墨烯；基于处理完成的铜箔衬底上的石墨烯得到石墨烯薄膜。
在一些实施例中，在处理完成的铜箔衬底上生长石墨烯薄膜进一步包括：将处理完成的铜箔衬底放置于第一陶瓷舟内，并将第一陶瓷舟放置于管式炉的石英管中的高温区；对石英管进行抽真空处理，并将氢气通入石英管，且使氢气充满石英管的腔室；将管式炉升温至1030℃，并恒温保持30分钟；将石英管内持续通入甲烷和氢气，并在1030℃下使甲烷和氢气进行反应，以得到石墨烯；基于处理完成的铜箔衬底上的石墨烯得到石墨烯薄膜。
在一些实施例中，将生长完成的石墨烯薄膜从处理完成的铜箔衬底上转移至处理完成的二氧化硅/硅衬底上之前的步骤还包括：在得到石墨烯薄膜后，将石英管内持续通入氢气，直至石英管冷却至室温。
在一些实施例中，在沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上生长二硫化钼薄膜，以得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜包括：将沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底、三氧化钼及硫粉放置于石英管中；对石英管进行抽真空处理，并将惰性气体通入石英管，以使惰性气体充满石英管的腔室；将惰性气体持续通入石英管内，并将管式炉升温至第二预设温度，并在第二预设温度下使三氧化钼和硫粉进行反应，以得到二硫化钼；基于附着在沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上的二硫化钼得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜。
在一些实施例中，在沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上生长二硫化钼薄膜，以得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜进一步包括：将三氧化钼放置于第二陶瓷舟内，并将沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底放置于第二陶瓷舟内，且将第二陶瓷舟放置于石英管中的高温区，并将硫粉放置于第三陶瓷舟内，且将第三陶瓷舟放置于石英管中的低温区；对石英管进行抽真空处理，并将惰性气体通入石英管，以使惰性气体充满石英管的腔室；将惰性气体持续通入石英管内，并将管式炉升温至650℃，并在650℃下使三氧化钼和硫粉进行反应，以得到二硫化钼；基于附着在沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上的二硫化钼得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜。
在一些实施例中，方法还包括：在得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜后，将石英管内持续通入惰性气体，直至石英管冷却至室温。
在一些实施例中，惰性气体为氩气。
在一些实施例中，对铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底分别进行清洁处理包括：将铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底分别进行擦拭，并分别在洗洁精溶液中进行超声处理，以得到初步清洁完成的铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底；将初步清洁完成的铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底依次在去离子水中、酒精中以及丙酮中分别进行超声处理，以得到二次清洁完成的铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底；将二次清洁完成的铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底分别用高纯氮气吹干，并在等离子清洗机中进行清洗，以去除铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底上的有机杂质。
图2示出了根据本发明实施例提供的石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜的制备方法中制备石墨烯的结构示意图；图3示出了根据本发明实施例提供的石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜的制备方法中制备二硫化钼的结构示意图；图4示出了根据本发明实施例提供的石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜的制备方法中衬底在陶瓷舟中放置的结构示意图。如图2、3、4所示，石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜的制备方法的一示例性实施例如下：
(一)衬底的处理
本实施例中使用铜箔作为衬底来生长石墨烯，二氧化硅/硅作为衬底来生长二硫化钼，衬底的处理过程如下：(1)首先将衬底用棉花擦拭5min(分钟)，然后在洗洁精溶液中超声处理30min；(2)之后依次在去离子水中超声处理30min，在酒精中超声处理30min，最后在丙酮中超声处理30min；(3)将衬底取出后用高纯氮气吹干，然后等离子清洗机清洗10min去除衬底上的有机杂质。
(二)石墨稀的制备
如图2所示，石墨稀具体制备过程如下：(1)将处理好的铜箔衬底正面朝下，并按照如图4所示的方式放在陶瓷舟内，然后将陶瓷舟放置于管式炉中的高温恒温区中央位置；(2)连接真空泵抽真空，然后通入流速为100sccm(体积流量单位，standard-state cubiccentimeter per minute，意义为：标况毫升每分)的氢气，使氢气充满整个石英管腔室，保证腔室内的空气被排尽。同时在30min内将温度升温至1030℃，保持30min，去除衬底表面氧化物，同时可以增大铜衬底的晶粒尺寸；(3)然后持续通入流速为5sccm的甲烷和流速为20sccm的氢气，1030℃恒温反应10min来生长石墨烯；(4)生长结束后，持续通入流速为100sccm的氢气，直至管式炉冷却至室温；(5)最后将铜箔衬底上的石墨烯薄膜转移到处理好的二氧化硅/硅衬底上。
(三)二硫化钼的制备
如图3所示，二硫化钼薄膜制备过程如下：(1)先称取0.4g的三氧化钼然后放入陶瓷舟内，再将二氧化硅/硅衬底正面朝下按照图4方式放在装有三氧化钼的陶瓷舟内，然后将陶瓷舟放置于管式炉中的高温恒温区中央位置；(2)称取2g的硫粉于陶瓷舟内，然后放置于管式炉中的低温区；(3)连接真空泵抽真空，然后通入流速为100sccm的氩气60min，使氩气充满整个石英管腔室，保证腔室内的空气被排尽；(4)持续通入流速为100sccm的氩气作为保护气氛，将管式炉在30min内加热至650℃温度，恒温反应30min来生长二硫化钼；(5)生长结束后，持续通入流速为100sccm的氩气，直至管式炉冷却至室温。
在以上实施例中，(1)通过控制通入甲烷和氢气流量、生长时间、生长温度等具体反应条件，在此成熟的反应条件下，以及通过选择铜箔作为衬底在铜的催化作用下，使甲烷裂解得到的碳原子沉积到铜箔表面，得到大面积连续高质量的二维石墨烯薄膜；(2)制备出的高质量的石墨烯为二硫化钼的生长提供了异质结成核点，降低了表面能，减小了自由能势垒，从而使二硫化钼更容易沉积在石墨烯表面；(3)三氧化钼和硫粉反应生成二硫化钼的具体反应条件，在此成熟的反应条件下加上石墨烯薄膜的促进作用，得到大面积连续高质量的二维二硫化钼薄膜；(4)先在铜箔衬底上生长出高质量二维石墨烯薄膜，然后转移到二氧化硅/硅衬底上生长出高质量二维二硫化钼薄膜，同时由于范德瓦尔斯力的作用，使两者形成范德瓦尔斯异质结，得到大面积连续高质量的二维石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜。
本发明实施例的另一方面，还提供了一种石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜，其通过以下方法制备：
对铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底分别进行清洁处理；
在处理完成的铜箔衬底上生长石墨烯薄膜；
将生长完成的石墨烯薄膜从处理完成的铜箔衬底上转移至处理完成的二氧化硅/硅衬底上，以得到沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底；
在沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上生长二硫化钼薄膜，以得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜。
在一些实施例中，在处理完成的铜箔衬底上生长石墨烯薄膜包括：将处理完成的铜箔衬底放置于管式炉的石英管中；对石英管进行抽真空处理，并将氢气通入石英管，且使氢气充满石英管的腔室；将管式炉升温至第一预设温度，并恒温保持预设时间段；将石英管内持续通入甲烷和氢气，并在第一预设温度下使甲烷和氢气进行反应，以得到石墨烯；基于处理完成的铜箔衬底上的石墨烯得到石墨烯薄膜。
在一些实施例中，在处理完成的铜箔衬底上生长石墨烯薄膜进一步包括：将处理完成的铜箔衬底放置于第一陶瓷舟内，并将第一陶瓷舟放置于管式炉的石英管中的高温区；对石英管进行抽真空处理，并将氢气通入石英管，且使氢气充满石英管的腔室；将管式炉升温至1030℃，并恒温保持30分钟；将石英管内持续通入甲烷和氢气，并在1030℃下使甲烷和氢气进行反应，以得到石墨烯；基于处理完成的铜箔衬底上的石墨烯得到石墨烯薄膜。
在一些实施例中，将生长完成的石墨烯薄膜从处理完成的铜箔衬底上转移至处理完成的二氧化硅/硅衬底上之前的步骤还包括：在得到石墨烯薄膜后，将石英管内持续通入氢气，直至石英管冷却至室温。
在一些实施例中，在沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上生长二硫化钼薄膜，以得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜包括：将沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底、三氧化钼及硫粉放置于石英管中；对石英管进行抽真空处理，并将惰性气体通入石英管，以使惰性气体充满石英管的腔室；将惰性气体持续通入石英管内，并将管式炉升温至第二预设温度，并在第二预设温度下使三氧化钼和硫粉进行反应，以得到二硫化钼；基于附着在沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上的二硫化钼得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜。
在一些实施例中，在沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上生长二硫化钼薄膜，以得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜进一步包括：将三氧化钼放置于第二陶瓷舟内，并将沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底放置于第二陶瓷舟内，且将第二陶瓷舟放置于石英管中的高温区，并将硫粉放置于第三陶瓷舟内，且将第三陶瓷舟放置于石英管中的低温区；对石英管进行抽真空处理，并将惰性气体通入石英管，以使惰性气体充满石英管的腔室；将惰性气体持续通入石英管内，并将管式炉升温至650℃，并在650℃下使三氧化钼和硫粉进行反应，以得到二硫化钼；基于附着在沉积石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上的二硫化钼得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜。
在一些实施例中，步骤还包括：在得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜后，将石英管内持续通入惰性气体，直至石英管冷却至室温。
在一些实施例中，惰性气体为氩气。
在一些实施例中，对铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底分别进行清洁处理包括：将铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底分别进行擦拭，并分别在洗洁精溶液中进行超声处理，以得到初步清洁完成的铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底；将初步清洁完成的铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底依次在去离子水中、酒精中以及丙酮中分别进行超声处理，以得到二次清洁完成的铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底；将二次清洁完成的铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底分别用高纯氮气吹干，并在等离子清洗机中进行清洗，以去除铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底上的有机杂质。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
对铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底分别进行清洁处理；
在处理完成的铜箔衬底上生长石墨烯薄膜；
将生长完成的所述石墨烯薄膜从所述处理完成的铜箔衬底上转移至处理完成的二氧化硅/硅衬底上，以得到沉积所述石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底；
在所述沉积所述石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上生长二硫化钼薄膜，以得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在处理完成的铜箔衬底上生长石墨烯薄膜包括：
将处理完成的铜箔衬底放置于管式炉的石英管中；
对所述石英管进行抽真空处理，并将氢气通入所述石英管，且使所述氢气充满所述石英管的腔室；
将所述管式炉升温至第一预设温度，并恒温保持预设时间段；
将所述石英管内持续通入甲烷和所述氢气，并在所述第一预设温度下使所述甲烷和所述氢气进行反应，以得到石墨烯；
基于所述处理完成的铜箔衬底上的所述石墨烯得到石墨烯薄膜。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在处理完成的铜箔衬底上生长石墨烯薄膜进一步包括：
将处理完成的铜箔衬底放置于第一陶瓷舟内，并将所述第一陶瓷舟放置于管式炉的石英管中的高温区；
对所述石英管进行抽真空处理，并将氢气通入所述石英管，且使所述氢气充满所述石英管的腔室；
将所述管式炉升温至1030℃，并恒温保持30分钟；
将所述石英管内持续通入甲烷和所述氢气，并在所述1030℃下使所述甲烷和所述氢气进行反应，以得到石墨烯；
基于所述处理完成的铜箔衬底上的所述石墨烯得到石墨烯薄膜。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将生长完成的所述石墨烯薄膜从所述处理完成的铜箔衬底上转移至处理完成的二氧化硅/硅衬底上之前的步骤还包括：
在得到所述石墨烯薄膜后，将所述石英管内持续通入所述氢气，直至所述石英管冷却至室温。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述沉积所述石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上生长二硫化钼薄膜，以得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜包括：
将所述沉积所述石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底、三氧化钼及硫粉放置于所述石英管中；
对所述石英管进行抽真空处理，并将惰性气体通入所述石英管，以使所述惰性气体充满所述石英管的所述腔室；
将所述惰性气体持续通入所述石英管内，并将所述管式炉升温至第二预设温度，并在所述第二预设温度下使所述三氧化钼和所述硫粉进行反应，以得到二硫化钼；
基于附着在所述沉积所述石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上的所述二硫化钼得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述沉积所述石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上生长二硫化钼薄膜，以得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜进一步包括：
将三氧化钼放置于第二陶瓷舟内，并将所述沉积所述石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底放置于所述第二陶瓷舟内，且将所述第二陶瓷舟放置于所述石英管中的高温区，并将硫粉放置于第三陶瓷舟内，且将所述第三陶瓷舟放置于所述石英管中的低温区；
对所述石英管进行抽真空处理，并将惰性气体通入所述石英管，以使所述惰性气体充满所述石英管的所述腔室；
将所述惰性气体持续通入所述石英管内，并将所述管式炉升温至650℃，并在所述650℃下使所述三氧化钼和所述硫粉进行反应，以得到二硫化钼；
基于附着在所述沉积所述石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上的所述二硫化钼得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
在得到所述石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜后，将所述石英管内持续通入所述惰性气体，直至所述石英管冷却至室温。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底分别进行清洁处理包括：
将铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底分别进行擦拭，并分别在洗洁精溶液中进行超声处理，以得到初步清洁完成的铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底；
将所述初步清洁完成的铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底依次在去离子水中、酒精中以及丙酮中分别进行超声处理，以得到二次清洁完成的铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底；
将所述二次清洁完成的铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底分别用高纯氮气吹干，并在等离子清洗机中进行清洗，以去除所述铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底上的有机杂质。
10.一种石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜，其特征在于，所述石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜通过以下方法制备：
对铜箔衬底和二氧化硅/硅衬底分别进行清洁处理；
在处理完成的铜箔衬底上生长石墨烯薄膜；
将生长完成的所述石墨烯薄膜从所述处理完成的铜箔衬底上转移至处理完成的二氧化硅/硅衬底上，以得到沉积所述石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底；
在所述沉积所述石墨烯薄膜的二氧化硅/硅衬底上生长二硫化钼薄膜，以得到石墨烯/二硫化钼异质结半导体薄膜。
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