一种原位控制法制备过渡金属硫属化物平面异质结的方法
阅读说明：本技术 一种原位控制法制备过渡金属硫属化物平面异质结的方法 (Method for preparing transition metal chalcogenide planar heterojunction by in-situ control method ) 是由 万茜 顾嫣芸 陈琨 于 2020-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种原位控制法制备过渡金属硫属化物平面异质结的方法,属于二维半导体材料技术领域。本发明利用目前公认的最有效生长的化学气相沉积法制备过渡金属硫属化物平面异质结,相比现有的两步法生长,本发明使用钼酸铵((NH<Sub>4</Sub>)<Sub>6</Sub>Mo<Sub>7</Sub>O<Sub>24</Sub>·4H<Sub>2</Sub>O)与钨酸铵((NH<Sub>4</Sub>)<Sub>10</Sub>W<Sub>12</Sub>O<Sub>41</Sub>·xH<Sub>2</Sub>O)的溶液来作为前驱体,并且通过移动钼源与钨源于衬底的正下方进行沉积,本发明无需人工进行二维材料的二次转移堆叠,重复性好,过程快速高效,连续可控地制备了高质量低成本的平面异质结,避免了交叉污染的问题；并且水溶性前驱体溶液同时具备环保、便宜、稳定和易溶于水等优点。(The invention discloses a method for preparing a transition metal chalcogenide planar heterojunction by an in-situ control method, and belongs to the technical field of two-dimensional semiconductor materials. The present invention utilizes the presently recognized most efficient growth of chemical vapor deposition to prepare transition metal chalcogenide planar heterojunctions, using ammonium molybdate ((NH) () as compared to the existing two-step growth) 4 ) 6 Mo 7 O 24 ·4H 2 O) and ammonium tungstate ((NH) 4 ) 10 W 12 O 41 ·xH 2 O) solution is used as a precursor, and the molybdenum source and the tungsten source are moved to deposit under the substrate, so that the method does not need manual secondary transfer stacking of two-dimensional materials, has good repeatability, is quick and efficient in process, and continuously and controllably prepares the high-quality and low-cost planar heterojunctionThe problem of cross contamination is avoided; and the water-soluble precursor solution has the advantages of environmental protection, low price, stability, water solubility and the like.)
技术领域
本发明涉及一种原位控制法制备过渡金属硫属化物平面异质结的方法，属于二维半导体材料技术领域。
背景技术
二维层状过渡金属硫属化合物(TMDs)一般由两个硫族元素和一个金属元素构成，即MX2，其中M＝钼(Mo)、钨(W)；X＝硫(S)、硒(Se)，TMDs由于其出色的光学，电子和机械性能而受到了广泛的关注。TMDs由于具有相对较大的带隙，当厚度逐渐减小为单层，其能带结构从间接带隙过渡到直接带隙，强自旋轨道耦合产生的独特手性光电子特性，使它们提供了令人兴奋的机会来研究新型低功耗数字电子和光电设备。此外，这些MX2单分子层可以通过堆叠/组合来创建具有独特几何特征和能带结构的新型垂直或横向异质结构，其中平面异质结能够表现出的内在p-n结特性，例如整流特性和光伏效应，有望应用于未来的微纳光电子器件。
目前制备二维层状过渡金属硫属化合物(TMDs)异质结的方法包括：1.通过机械堆叠形成垂直异质结。使用共层压和机械转移技术在280nm厚的SiO2涂层的Si基板上制造备范德华堆叠的MoS2/WSe2异质结器件，观察到跨p-n界面的可调谐二极管状电流整流和光伏响应。(Lee C-H,Lee G-H,Van Der Zande A M,et al.Atomically thin p-n junctionswith van der Waals heterointerfaces[J].Nature Nanotechnology,2014,9(9):676-681)；2.化学气相沉积(CVD)“一步”法。将水溶性溶液四水合钼酸铵(NH4)6Mo7O24·4H2O和钨酸铵水合物(NH4)10W12O41·xH2O作为钼源和钨源，通过一步式常压CVD形成高质量的WS2/MoS2平面内异质结构。(Chen K,Wan X,Xie W,et al.Lateral Built-In Potential ofMonolayer MoS2-WS2 In-Plane Heterostructures by a Shortcut Growth Strategy[J].Advanced Materials,2015,27(41):6431)；3.CVD“两步”生长法。MoSe2首先是通过CVD方法生长，然后将生长中的MoSe2/SiO2/Si转移到另一个CVD装置中，沿着MoSe2的边缘和顶表面外延生长WSe2、MoSe2。跨MoSe2单层和WSe2/MoSe2双层的电子和光电传输测量显示出清晰的整流特性和光伏效应，表明形成了p-n异质结。然而从第一个CVD装置转移到第二个CVD装置期间，MoSe2的边缘在暴露于环境条件后可能被钝化(Gong Y,Lei S,Ye G,et al.Two-Step Growth of Two-Dimensional WSe2/MoSe2 Heterostructures[J].Nano Letters,2015,15(9):6135-6141)。
虽然异质结的种类和制备方法越来越多，但大多都使用固体源作为前驱体。在实验中所需要的前驱体量一般很少，这就会导致用天平量取前驱体时存在一定的误差，这对于异质结生长窗口的精准控制带来了阻碍。因此，为了精准控制前驱体，发明人之前探索了利用水溶性前驱体制备二维层状过渡金属硫属化合物异质结制备方法。
一种为采用两步横向外延生长策略生长WS2/MoS2横向异质结构。首先，使用传统的常压化学气相沉积(APCVD)和三氧化钼(MoO3)粉末作为前体，在干净的SiO2/Si衬底上合成MoS2纳米片。然后将样品快速放入另一个炉子中进行第二步WS2生长，将水溶性钨酸铵水合物(NH4)10W12O41·xH2O溶液放入石英舟中，然后在250℃加热1小时以除去溶剂。将带有MoS2纳米片的SiO2/Si基板安装在石英舟的顶部，MoS2向下面对钨酸铵，从而外延生长WS2。但是从一个CVD炉转向另一个CVD炉加大了污染、样品钝化的可能性。
从而引出了另一种制备方法。将作为钼源和钨源的水溶性溶液四水合钼酸铵(NH4)6Mo7O24·4H2O和钨酸铵水合物(NH4)10W12O41·xH2O放入两个分开的石英舟中，并在热板上于250℃加热1h以去除溶剂，从而在石英中形成均匀的钼酸铵和钨酸铵薄层，作为钼源和钨源。由于这些前驱物的薄层可以很好地附着在石英舟的底部，因此可以安全地将其正面朝下。将清洁的SiO2/Si基板与包含钼酸铵的石英舟紧密倾斜，一同放置在更大的石英舟中。将这一装置放置在石英管中心加热温区，首先升温至700℃生长10min形成MoS2纳米片，然后5分钟升温至850℃，并保持在850℃，以使WS2沿外延生长，形成高质量的WS2/MoS2平面内异质结构。但是钼源和钨源被放置在了同一温区，在780℃时，钼源大量挥发，同时也有少量钨源挥发，导致生长过程中出现了交叉污染，而且容易生成合金，无法对过程进行很好的控制。
发明内容
[技术问题]
为了精准控制前驱体，发明人之前探索了利用水溶性前驱体制备二维层状过渡金属硫属化合物异质结制备方法。其中一种为采用两步横向外延生长策略生长WS2/MoS2横向异质结构，但该方法需要从一个CVD炉转向另一个CVD炉，加大了污染、样品钝化的可能性。另一种方法将钼源和钨源的水溶性前驱体一同放置进行加热，首先升温至700℃生长MoS2纳米片，然后升温至850℃使WS2沿外延生长，形成高质量的WS2/MoS2平面内异质结构。但因为该方法将钼源和钨源被放置在了同一温区，在780℃时，钼源大量挥发，同时也有少量钨源挥发，导致生长过程中出现了交叉污染，而且容易生成合金，无法对过程进行很好的控制。
[技术方案]
针对上述问题，本发明提供了一种制备二维层状过渡金属硫属化合物平面异质结方法，使用钼酸铵((NH4)6Mo7O24·4H2O)与钨酸铵((NH4)10W12O41·xH2O)的溶液来作为前驱体，钼酸铵和钨酸铵具备环保、便宜、稳定和易溶于水等优点；采用原位控制水溶液前驱体制备出了高质量的平面异质结；并且所得产品尺寸大，应用更为广泛和成熟，可满足工业化的需求。
本发明提供了一种制备二维层状过渡金属硫属化合物平面异质结方法，所述方法主要包括以下步骤：
(1)处理衬底；
(2)分别配制钼源和钨源的前驱体溶液；
(3)将步骤(2)中所述钼源和钨源的前驱体溶液加热烤干作为钼源和钨源，将钼源和钨源放入管式炉中，并在管式炉中放置好步骤(1)中处理好的衬底，以及硫或硒源；
(4)沉积钼源：向管式炉中通入载气，管式炉加热至温度达到750～780℃时，将钼源移动到衬底正下方，硫或硒蒸汽在载气的作用下挥发至钼源处发生反应，并在衬底上沉积MoS2或MoSe2；
(5)沉积钨源：步骤(4)沉积钼源结束后，继续升温，升温至850～880℃后，将钨源移动到步骤(4)中沉积了钼源的衬底的正下方，在衬底上继续沉积WS2或WSe2；
(6)生长结束后，并通入氩气以冲走未反应的钼源和钨源以及加速降温，待自然冷却至室温，取出样品，即得到平面异质结。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所述衬底为Si或SiO2。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所述处理衬底的方法为：将作为衬底的SiO2/Si切成适合的尺寸，将切割好的衬底用丙酮溶液清洗衬底表面残留的杂质，然后用去离子水进行超声清洗；接着放入异丙醇中浸泡0.5h后取出，用去离子水多次冲洗，最后用高压氮气吹干表面残留的去离子水。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中以(NH4)6Mo7O24·4H2O为原料，配制钼源的前驱体溶液。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中以(NH4)10W12O41·xH2O为原料，配制钨源的前驱体溶液。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中配制钼源和钨源的前驱体溶液的方法为：分别配制浓度为35～45mg/mL的、10～20mg/mL、5～15mg/mL的(NH4)10W12O41、(NH4)6Mo7O24·4H2O、氯化钠溶液；然后向(NH4)10W12O41·xH2O溶液中加入NaCl溶液作为钨源的前驱体溶液，向(NH4)6Mo7O24·4H2O溶液中加入NaCl溶液作为钼源的前驱体溶液。
在本发明的一种实施方式中，在(NH4)10W12O41·xH2O溶液中加入NaCl溶液作为钨源的前驱体溶液，其中NaCl溶液的加入量按体积计，与(NH4)10W12O41·xH2O溶液的用量比为1:(2～3)。
在本发明的一种实施方式中，在(NH4)6Mo7O24·4H2O溶液加入NaCl溶液作为钼源的前驱体溶液，其中NaCl溶液的加入量按体积计，与(NH4)6Mo7O24·4H2O溶液的用量比为1:(2.5～3.5)。
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中所述钼源和钨源的前驱体溶液加热烤干的方法为：在加热台上于80～100℃加热0.5～1h以去除溶剂，从而在石英中形成均匀的钼酸铵和钨酸铵薄层。
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中将步骤(2)中所述钼源和钨源的前驱体溶液放入两个石英舟中，加热烤干作为钼源和钨源，之后将装有钨源和钼源两个石英舟分放在另一个带拉环的石英舟的左右两侧；同时有另一个两端和顶部未封口的石英管，此石英管顶部内两侧有凸起，使得步骤(1)中所述的衬底能够放置在其顶部；将带拉环的石英舟与石英管组合；用有钩的石英杆钩住石英舟的拉环，用铁环固定在有钩的石英杆上，将此搭好的装置放入管式炉中，使得衬底处于管式炉的第二加热温区。
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)所述的硫或硒源放置在管式炉的第一加热温区。
在本发明的一种实施方式中，进行步骤(4)之前要先确定钼源和钨源进行沉积时的位置，具体方法为：通过外部磁铁环控制源在石英管中的位置，先推动磁铁环使得钨源在衬底的正下方，而此时钼源处于衬底下游，用记号笔在石英管外壁标记出此时磁铁环所处的位置(记为钨源标记)；再将磁铁环推动使得钼源处于衬底正下方，钨源处于中间的未加热区；同时，在石英管外壁也标记出此时磁铁环所处的位置(记为钼源标记)。
在本发明的一种实施方式中，步骤(4)沉积钼源时，先向管式炉中通入载气，移动外部磁铁环使得钼源偏离衬底，以保证升温阶段衬底处未形成样品；在管式炉加热至温度达到750～780℃时，再通过移动外部磁铁环将钼源推至钼源标记处，使得钼源处于衬底正下方，硫或硒源蒸发形成硫或硒蒸汽，硫或硒蒸汽在载气的作用下挥发至钼源处发生反应，并在衬底上沉积MoS2或MoSe2。
在本发明的一种实施方式中，步骤(4)中所述载气为氩气和氢气的混合气体。
在本发明的一种实施方式中，步骤(4)中在衬底上沉积MoS2或MoSe2的时间为8-12min。
在本发明的一种实施方式中，步骤(5)沉积钨源时，待步骤(4)沉积钼源结束后，继续升温，升温至850～880℃后，通过移动外部磁铁环将钨源推至钼源标记处，使得钨源处于衬底正下方，在衬底上继续沉积WS2或WSe2。
在本发明的一种实施方式中，步骤(5)中升温至810～840℃时，需要通入H2活化MoS2或MoSe2的边缘，以更好地水平生长WS2或WSe2。
在本发明的一种实施方式中，步骤(5)中在衬底上沉积WS2或WSe2的时间为8-12min。
本发明提供了上述方法制备得到的二维层状过渡金属硫属化合物平面异质结。
本发明提供了上述二维层状过渡金属硫属化合物平面异质结在光电子器件中的应用。
[有益效果]：
两步法生长过程中会引入其他杂质，并且会破坏掉晶畴的周期性，这将会大大降低器件的性能。与现有技术相比，本发明采用原位控制水溶液前驱体进行制备二维层状过渡金属硫属化物平面异质结的主要优点在于：
本发明利用原位控制水溶液前驱体，通过移动钼源与钨源而进行沉积，无需人工进行二维材料的二次转移堆叠，重复性好，过程快速高效，连续可控地制备了高质量低成本的平面异质结，避免了交叉污染的问题。
附图说明
图1为实施例1中搭建的制备MoSe2/WSe2平面异质结的装置图。
图2为实施例1中制备的MoSe2/WSe2平面异质结的形貌图，其中(a)为MoSe2/WSe2平面异质结的光学图；(b)为(a)中黑色虚线标记样品的放大图。
图3为实施例1中制备的MoSe2/WSe2平面异质结的Raman光谱和PL光谱，其中(a)为Raman光谱；(b)为PL光谱。
图4为实施例1中制备的MoSe2/WSe2平面异质结的Raman mapping图。
图5为实施例2中制备的MoS2/WS2平面异质结的光学图。
图6为实施例2中制备的MoSe2/WSe2平面异质结的Raman光谱和PL光谱，其中(a)为Raman光谱；(b)为PL光谱。
图7为对比例1制备的MoS2/WS2平面异质结的光学图。
图8为对比例2制备的MoS2/WS2平面异质结的光学图。
图9为对比例3制备的MoS2/WS2平面异质结的光学图。
具体实施方式
根据权利要求所包含的内容举例说明，下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
【实施例1】
1、采用钼酸铵((NH4)6Mo7O24·4H2O)与钨酸铵((NH4)10W12O41·xH2O)的溶液来作前驱体，通过CVD法采用原位控制水溶液前驱体制备大面积低成本高质量MoSe2/WSe2平面异质结的过程：
(1)处理衬底：用金刚刀将作为衬底的SiO2切成适合石英舟的口径的尺寸(2.5*2.5cm)，切割的时候尽量保持衬底表面的干净。将切割好的衬底放入烧杯中，用丙酮溶液清洗衬底表面残留的杂质，然后用去离子水进行超声清洗；接着放入异丙醇中浸泡0.5h后取出放入干净的烧杯中，用去离子水反复冲洗，最后用高压氮气吹干衬底备用。
(2)分别配制浓度为40mg/mL、15mg/mL、10mg/mL的(NH4)10W12O41·xH2O溶液、(NH4)6Mo7O24·4H2O溶液与氯化钠(NaCl)溶液；然后取0.5mL(NH4)6Mo7O24·4H2O溶液与0.2mLNaCl溶液放入石英舟(2cm*2cm*1.5cm)中，取1mL(NH4)10W12O41·xH2O溶液和0.5mLNaCl溶液放入另一石英舟(2cm*2cm*1.5cm)中，即配制得到钼源和钨源的前驱体溶液。
(3)将步骤(2)中的那两个石英舟放到加热台上，调节温度至100℃，加热30min后两个石英舟中都出现均匀的糊状层，以此作为钨源和钼源。将钨源和钼源两个石英舟放置在一个带有拉环石英舟(20cm*2.5cm*1.5cm)的左右两侧；同时有另一个两端和顶部未封口的石英管(20cm*3cm*2.5cm)，此石英管顶部内两侧有宽度为1.5mm的凸起，步骤(1)中处理好的衬底刚好可放置在其顶部。将上述带有拉环的石英舟放置到石英管中，用有钩的石英杆钩住石英舟的拉环，用铁环固定在有钩的石英杆上，用铁环固定在有钩的石英杆上，将石英杆钩住石英舟的拉环，将此搭好的装置放入管式炉中，使得衬底处于第二加热温区中。而将在石英舟中的硒源放置在管式炉的第一加热温区。所述装置如图1所示。
(4)通过外部磁铁环控制钼源和钨源在石英管中的位置，先推动磁铁环使得钨源在衬底的正下方，而此时钼源处于衬底下游，用记号笔在石英管外壁标记出此时磁铁环所处的位置(记为钨源标记)；再将磁铁环推动使得钼源处于衬底正下方，钨源处于中间的未加热区；同时，在石英管外壁也标记出此时磁铁环所处的位置(记为钼源标记)。
沉积钼源：向管式炉中通入46sccm的氩气和4sccm的氢气作为载气，硒源处于第一温区，在20min内温度升至250-300℃并保持30min。移动外部磁铁环使得钼源偏离衬底，以保证升温阶段衬底处表面清洁，没有材料形成。当第二加热温区在25min内温度达到780℃时，拉动管式炉的石英管外部磁铁使得钼源进行移动，移动到钼源处于衬底正下方，此时钨源处于中间的未加热区处，硒蒸汽在载气的作用下挥发至钼源处发生反应，使钼源发生反应，在衬底上生长MoSe2；10min后MoSe2生长完毕。
(5)沉积钨源：沉积钼源结束后，继续升温5min内升温至850℃，升温过程中当温度到达810℃时，调节H2的流量至30sccm；当温度上升到840℃时，降低H2的流量至8sccm，同时始终保持46sccm的氩气；与此同时拉动石英管外部磁铁使得钨源进行移动，移动到步骤(4)中沉积了钼源的衬底的正下方(钨源标记处)，当温度达到850℃后，维持10min生长WSe2。
(6)生长结束后，拉动管式炉石英管外部的磁铁环使两个石英舟移动至衬底的下游，并通入300sccm的氩气以冲走未反应的源，同时加速降温，待自然冷却至室温，取出样品。
2、形貌及结构表征测试：
对本实施例制备出的MoSe2/WSe2平面异质结进行光学显微镜观察，测试的方法为：在光学显微镜下调整倍镜观察MoSe2/WSe2平面异质结，经测试得到MoSe2/WSe2平面异质结光学图，如图2所示，其中(a)为MoSe2/WSe2平面异质结的光学图；(b)为(a)中黑色虚线标记样品的放大图。由图中可以看出，本实施例制备的MoSe2/WSe2平面异质结中可以明显地分辨出异质结的轮廓。其中中心区域为MoSe2，边缘区域为WSe2。
对本实施例制备出的MoSe2/WSe2平面异质结进行拉曼扫描，测试的方法为：对图2中(b)样品的中心区域和边缘区域分别选择一点做拉曼扫描，经测试得到MoSe2/WSe2平面异质结Raman光谱图，由图中可以看出，本实施例制备的MoSe2/WSe2平面异质结的中心区域在238cm-1和284cm-1处出现了较明显的特征峰，分别对应于MoSe2的A1g与E2g的峰，并且两者的波数差为46cm-1，说明中心区域为单层的MoSe2。类似地，发现边缘区域在250cm-1和260cm-1处出现了两个特征峰，分别对应于WSe2的E2g和A1g，说明边缘区域为单层的WSe2，如图3中的(a)。
对本实施例制备出的MoSe2/WSe2平面异质结收集荧光信号，测试的方法为：对图2中(b)那个样品的中心区域和边缘区域分别选择一点收集荧光信号，经测试得到MoSe2/WSe2平面异质结的PL光谱图，由图中可以看出，本实施例制备的MoSe2/WSe2平面异质结的中心区域样品在795nm处出现了强度高且对称的特征峰，对应于MoSe2的PL峰，对应的带隙为1.56eV；而边缘区域在760nm处出现了强度高且对称的特征峰，对应于WSe2的PL峰，对应的带隙为1.63eV。上述结果表明，制得的两种材料都具有直接带隙，也进一步证明了它们的单层属性，如图3中的(b)。
对本实施例制备出的MoSe2/WSe2平面异质结进行拉曼强度面扫描，测试的方法为：对样品中心区域和边缘区域作了拉曼强度的面扫描，经测试得到MoSe2/WSe2平面异质结Ramanmapping光谱图，由图中可以看出，本实施例制备的MoSe2/WSe2平面异质结可清晰地分辨出两种材料的空间分布，CVD法制备的异质结质量较高，如图4。
【实施例2】
1、采用钼酸铵((NH4)6Mo7O24·4H2O)与钨酸铵((NH4)10W12O41·xH2O溶液来作前驱体，通过CVD法采用原位控制水溶液前驱体制备大面积低成本高质量MoS2/WS2平面异质结的过程：
步骤(1)～(3)与实例1步骤(1)～(3)相同，其中硒源换成硫源。
(4)沉积钼源：向管式炉中通入足量的氩气以冲走管内的空气。硫源处于第一加热温区，18min内从室温升至180℃并保持32min，移动外部磁铁环使得钼源偏离衬底，在到达钼源生长温度时再将其推至钼源标记处，使得钼源处于衬底正下方，以保证升温阶段衬底处表面清洁，没有材料形成。当第二加热温区温度在25min内达到750℃时，拉动管式炉的石英管外部磁铁使得钼源进行移动，移动到钼源处于衬底正下方，此时钨源处于中间的未加热区处，硫蒸汽在载气的作用下挥发至钼源处发生反应，使钼源发生反应，在衬底上生长MoS2，全程通入80sccm的氩气和8sccm的氢气作为载气；10min后MoS2生长完毕。
(5)沉积钨源：沉积钼源结束后，继续升温5min内升温至850℃，升温过程中当温度到达810℃时，调节H2的流量至30sccm；当温度上升到830℃时，降低H2的流量至5sccm，以促进WS2的生长；同时始终保持80sccm的氩气；此同时拉动石英管外部磁铁使得钨源进行移动，移动到步骤(4)中沉积了钼源的衬底的下方，当温度达到850℃后，维持10min生长WS2。
(6)生长结束后，拉动管式炉石英管外部的磁铁环使两个石英舟移动至衬底的下游，并通入300sccm的氩气以冲走未反应的源，同时加速降温，待自然冷却至室温，取出样品。
2、形貌及结构表征测试：
对本实施例制备出的MoS2/WS2平面异质结进行光学显微镜观察，测试的方法为：在光学显微镜下调整倍镜观察MoS2/WS2平面异质结，经测试得到MoS2/WS2平面异质结光学图，由图中可以看出，本实施例制备的MoS2/WS2平面异质结中可以清晰地分辨出两种材料，其中间部分为MoS2，外边缘是WS2，如图5。
对本实施例制备出的MoS2/WS2平面异质结进行拉曼扫描，测试的方法为：对图5的样品的中心区域和边缘区域分别选择一点做拉曼扫描，经测试得到MoS2/WS2平面异质结Raman光谱图，由图中可以看出，本实施例制备的MoS2/WS2平面异质结的中心区域在384cm-1和403cm-1处出现了较明显的特征峰，分别对应于MoS2的E2g与A1g的峰，两个峰位之间的波数差为19cm-1，表明制备的MoS2是单层的。边缘区域分别在350cm-1和419cm-1处出现了两个特征峰，分别对应于WS2的2LA(M)振动模式和A1g振动模式，为单层WS2，如图6中的(a)。
对本实施例制备出的MoS2/WS2平面异质结收集荧光信号，测试的方法为：对图5的样品的中心区域和边缘区域分别选择一点收集荧光信号，经测试得到PL光谱图，由图中可以看出，本实施例制备的MoS2/WS2平面异质结的中心区域样品在660nm处出现了强度高且对称的特征峰，对应于MoS2的PL峰，对应的能量为1.8eV，证明了所制备的MoS2是单层的；而边缘区域在625nm处出现了强度高且对称的特征峰，对应于WS2的PL峰，经计算对应的带隙宽度与WS2的直接带隙相接近，为单层WS2，如图6中的(b)。
综上，从实施例1，实施例2中可以看出，本发明提供了一种精准可控大面积制备二维层状过渡金属硫属化合物平面异质结的制备方法；无需人工进行二维材料的二次转移堆叠，重复性好，成本低廉，过程快速高效，制备工艺简单。
【对比例1】
此对比例将钼源和钨源混合在一起进行沉积。
(1)处理衬底：与实施例1中的步骤(1)相同。
(2)分别配制浓度为40mg/mL、15mg/mL、10mg/mL的(NH4)10W12O41·xH2O溶液、(NH4)6Mo7O24·4H2O溶液与氯化钠(NaCl)溶液；然后取0.5mL(NH4)6Mo7O24·4H2O溶液与0.2mL NaCl溶液放入石英舟中，取1mL(NH4)10W12O41·xH2O溶液和0.5mL NaCl溶液放入同一石英舟中，即配制得到钼源和钨源的混合前驱体溶液。
(3)将步骤(2)中的石英舟放到加热台上，调节温度至100℃，加热30min后两个石英舟中都出现均匀的糊状层。将衬底放置在混合源的石英舟的正上方，把该实验装置放入管式炉中，使得其处于第二加热温区中。而将在石英舟中的硫源放置在管式炉的第一加热温区。
(4)沉积钼源：向管式炉中通入足量的氩气以冲走管内的空气。硫源处于第一温区，18min内从室温升至180℃并保持32min；当第二加热温区温度在25min内达到750℃时，硫蒸汽在载气的作用下挥发至钼源处发生反应，使钼源发生反应，在衬底上生长MoS2，全程通入80sccm的氩气和8sccm的氢气作为载气；10min后MoS2生长完毕。
(5)沉积钨源：沉积钼源结束后，继续升温5min内升温至850℃，升温过程中当温度到达810℃时，调节H2的流量至30sccm；当温度上升到830℃时，降低H2的流量至5sccm，以促进WS2的生长；同时始终保持80sccm的氩气；当温度达到850℃后，维持10min生长WS2。
(6)生长结束后，拉动管式炉石英管外部的磁铁环使混合源石英舟移动至衬底的下游，并通入300sccm的氩气以冲走未反应的源，同时加速降温，待自然冷却至室温，取出样品。
对本对比例制备出的MoS2/WS2平面异质结进行光学显微镜观察，测试的方法为：在光学显微镜下调整倍镜观察MoS2/WS2平面异质结，经测试得到MoS2/WS2平面异质结光学图，由图中可以看出，本对比例制备的MoS2/WS2平面异质结中不能分辨出两种材料，岛密度较大且形成的三角形岛形状有缺陷，如图7。
【对比例2】
此对比例利用两步法进行沉积。
步骤(1)、(2)与实施例1中的步骤(1)、(2)相同。
(3)步骤(2)中的那两个石英舟放到加热台上，调节温度至100℃，加热30min后会石英舟中出现均匀的糊状层，以此作为钼源和钨源。
(4)沉积钼源：在钼源的石英舟上方放置衬底，使衬底刚好处于装有钼源的石英舟的正上方。把该实验装置放入管式炉中，使得其处于第二加热温区中。将在石英舟中的硫源放置在管式炉的第一加热温区。向管式炉中通入足量的氩气以冲走管内的空气。硫源处于第一温区，18min内从室温升至180℃并保持17min；当第二加热温区温度在25min内达到750℃时，硫蒸汽在载气的作用下挥发至钼源处发生反应，使钼源发生反应，在衬底上生长MoS2，并保持10min，两个温区同时加热，全程通入80sccm的氩气和8sccm的氢气作为载气。生长结束后，拉动管式炉石英管外部的磁铁环使混合源石英舟移动至衬底的下游，并通入300sccm的氩气以冲走未反应的源，同时加速降温，待自然冷却至室温，取出样品。
(5)沉积钨源：将上述钼源换成钨源，实验装置处于同一位置，进行WS2的生长。通入足量的氩气以冲走管内的空气。硫源处于第一温区，18min内从室温升至180℃并保持17min；第二加热温区温度在25min内达到850℃并保持10min，两个温区同时加热；全程通入80sccm的氩气作为载气。升温过程中当温度到达810℃时，调节H2的流量至30sccm；当温度上升到830℃时，降低H2的流量至5sccm至生长结束，以促进WS2的生长。生长结束后，拉动管式炉石英管外部的磁铁环使混合源石英舟移动至衬底的下游，并通入300sccm的氩气以冲走未反应的源，同时加速降温，待自然冷却至室温，取出样品。
对本对比例制备出的MoS2/WS2平面异质结进行光学显微镜观察，测试的方法为：在光学显微镜下调整倍镜观察MoS2/WS2平面异质结，经测试得到MoS2/WS2平面异质结光学图，由图中可以看出，本对比例制备的MoS2/WS2平面异质结中不能清晰分辨出两种材料，从第一个CVD装置转移到第二个CVD装置期间，MoS2的边缘在暴露于环境条件后存在交叉污染，如图8。
【对比例3】
此对比例没有将钼源和钨源置于衬底正下方。
步骤(1)～(3)与实施例1中的步骤(1)～(3)相同，其中此对比例中步骤(3)不标记钼源与钨源位置。
(4)沉积钼源：向管式炉中通入足量的氩气以冲走管内的空气。两温区同时加热，全程通入80sccm的氩气和8sccm的氢气作为载气。硫源处于第一温区，18min内从室温升至180℃并保持32min；第二加热温区温度在25min内达到750℃时，移动外部磁铁环使得钼源偏离衬底，钼源在衬底左侧，硫蒸汽在载气的作用下挥发至钼源处发生反应，使钼源发生反应，在衬底上生长MoS2，全程通入80sccm的氩气和8sccm的氢气作为载气；10min后MoS2生长完毕。
(5)沉积钨源：沉积钼源结束后，继续升温5min内升温至850℃，升温过程中当温度到达810℃时，调节H2的流量至30sccm；当温度上升到830℃时，降低H2的流量至5sccm，以促进WS2的生长；同时始终保持80sccm的氩气；此同时拉动石英管外部磁铁使得钨源进行移动，使移动到步骤(4)中沉积了钼源的衬底的左侧，当温度达到850℃后，维持10min生长WS2。
(6)生长结束后，拉动管式炉石英管外部的磁铁环使两个石英舟移动至衬底的下游，并通入300sccm的氩气以冲走未反应的源，同时加速降温，待自然冷却至室温，取出样品。
对本对比例制备出的MoS2/WS2平面异质结进行光学显微镜观察，测试的方法为：在光学显微镜下调整倍镜观察MoS2/WS2平面异质结，经测试得到MoS2/WS2平面异质结光学图，由图中可以看出，本对比例制备的MoS2/WS2平面异质结存在多层，如图9。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。