一种过渡金属二硫族化合物和石墨烯场效应晶体管

本发明涉及光电子器件，尤其涉及一种过渡金属二硫族化合物和石墨烯场效应晶体管。

背景技术：

1、石墨烯具有优异的载流子迁移率、大比表面积，在电学、光学、力学和电化学领域备受人们青睐。然而，本征的石墨烯的零带隙和非反应特性，严重限制了其在电子及光电子器件方面的应用，即使经过化学改性获得小的能带间隙，但都必须以牺牲其他性能为代价，这就促使人们去研究新的二维材料。过渡金属二硫化物、过渡金属氧化物以及与石墨类似的氮化硼等都是典型的非石墨烯二维材料，其中以二维过渡金属二硫化物最引人注目。

2、与石墨烯不同的是，本征金属二硫族化合物是直接带隙的半导体材料，与硅材料相当，功耗低且不受短沟道效应影响，这使其取代传统硅材料在电子元器件中广泛应用成为 可能，使得器件尺寸的进一步减少成为可能。

3、就目前的研究结果来看过渡金属二硫族化合物具有许多类似甚至优于石墨烯的特性，尤其是在电子器件方面的应用，另外其在晶体管、锂离子电池、传感器和光催化等方面的应用前景也很广阔，被誉为半导体界的“石墨烯”，必将成为未来一段时间研究的焦点。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的石墨烯场效应晶体管的缺陷，本发明提供一种过渡金属二硫族化合物和石墨烯场效应晶体管。

2、本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种过渡金属二硫族化合物纳米球，具有边缘规则紧凑，颗粒分布显示出均匀分布的特征，可以用其激发波长控制场效应晶体管，同时与石墨烯场效应晶体管中石墨烯点电极间稳定连接，保障了过渡金属二硫族化合物纳米球和石墨烯场效应晶体管的稳定性。

3、在本发明的一个方面，本发明提供的过渡金属二硫族化合物纳米球，其制备方法是： 将钼酸铵和硒基乙酸钾放入装有乙二醇与超纯水混合溶液的烧杯中在室温下用磁力搅拌均匀后加入pvp,待混合均匀移至反应釜中,放在210°c条件下反应24h,将产物移至干净的离心管中,洗涤离心后放在80°c的烘箱中干燥12h取出。

4、在本发明的另一个方面，一种过渡金属二硫族化合物和石墨烯场效应晶体管，该过渡金属二硫族化合物和石墨烯场效应晶体管包括：

5、硅衬底；

6、石墨烯点电极阵列，所述石墨烯点电极阵列设置在所述硅衬底的表面；

7、金电极，所述金电极设置在所述石墨烯点电极阵列远离所述硅衬底的表面，且所述金 电极与所述石墨烯点电极阵列电连接；

8、过渡金属二硫族化合物纳米球，且所述过渡金属二硫族化合物纳米球旋涂在石墨烯表面，使得相邻的两个石墨烯点电极相连接。

9、进一步地，所述金电极包括铬层和金层，所述铬层设置在所述石墨烯点电极阵列远离所述硅衬底的表面，所述金层设置在所述铬层远离所述硅衬底的表面。

10、进一步地，所述石墨烯点电极阵列远离所述硅衬底的一侧设置保护层，使所述保护层覆盖所述金电极、过渡金属二硫族化合物纳米球和石墨烯点电极阵列。

11、本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

12、本发明的过渡金属二硫族化合物和石墨烯场效应晶体管，具有许多优于石墨烯的特性，尤其是在电子器件方面的应用。可以用过渡金属二硫族化合物纳米球的激发波长控制场效应晶体管，同时与石墨烯场效应晶体管中石墨烯点电极间稳定连接，保障了过渡金属二硫族化合物纳米球和石墨烯场效应晶体管的稳定性。其功耗低且不受短沟道效应影响，这使其取代传统硅材料在电子元器件中广泛应用成为可能，使得器件尺寸的进一步减少成为可能。

13、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种过渡金属二硫族化合物和石墨烯场效应晶体管，其特征在于，所述过渡金属二硫族化合物为mose2。过渡金属二硫族化合物和石墨烯共同作用不但具有优异的载流子迁移率、大比表面积，同时也可以改进本征的石墨烯场效应晶体管的零带隙和非反应特性。

2.根据权利要求1所述的过渡金属二硫族化合物的形貌是粒径较为均一，分散性较好的纳米球，直径大约在 500 nm 左右。纳米球的表面和边缘处由许多的薄片组成，形成了独特的层级结构。

3.一种过渡金属二硫族化合物和石墨烯场效应晶体管，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的一种过渡金属二硫族化合物和石墨烯场效应晶体管，其特征在于，所述金电极包括铬、金两层，铬层放置在石墨烯薄膜上表面，金层设置在所述铬层的上表面。

5.根据权利要求2所述的一种过渡金属二硫族化合物和石墨烯场效应晶体管，所述旋涂的过渡金属二硫族化合物为乙醇溶液。

技术总结
本发明涉及光电子器件技术领域，尤其涉及过渡金属二硫族化合物和石墨烯场效应晶体管。本发明的过渡金属二硫族化合物纳米球，边缘规则紧凑，颗粒分布显示出均匀分布的特征，可以用其激发波长控制场效应晶体管，同时与石墨烯场效应晶体管中石墨烯点电极间稳定连接，保障了过渡金属二硫族化合物纳米球和石墨烯场效应晶体管的稳定性。石墨烯的零带隙和非线性反应特性一直限制着其实际应用，过渡金属二硫族化合物具有宽带非线性光学响应，在超快光学开关方面具有很大的潜力，可以有效地改进石墨烯场效应晶体管。

技术研发人员：匡登峰,王萱轩,姜宁
受保护的技术使用者：南开大学
技术研发日：
技术公布日：2024/6/20