大尺寸二硒化钨薄膜的CVD法可控制备及其光学性质研究

发布时间：2018-12-12 07:11

【摘要】：近年来随着石墨烯的发现,各种石墨烯二维材料相继成为研究热点,其中单层过渡金属硫化物(TMDCs)最为受到研究者的关注。单层TMDC材料,如MoS2、MoSe2、WSe2和WS2都是直接带隙半导体材料,很好地弥补了石墨烯带隙为零的不足。单层WSe2具有优异的光电性能,其1.65 eV的直接带隙宽度能满作为电子器件和光电器件的大部分需求,并且单层WSe2是为数不多的可同时具有p型和n型导电特性的TMDCs材料,这使得制作单层互补逻辑电路成为可能。二维材料的高质量、大规模制备方法是其制作大规模器件必不可少的前提,化学气相沉积(CVD)法是制备二维材料的最主要方法之一,并最有希望在工业上实现量产。但迄今为止,如何利用CVD法制备大规模、高质量WSe2薄膜仍然是个亟待解决的问题,因此研究CVD法制备WSe2薄膜的最佳生长条件及生长机理具有十分重要的意义。论文主要研究了大尺寸二硒化钨薄膜在常压CVD法下的可控制备,并探讨了生长温度、前驱物钨源的量以及钨源与衬底之间的距离对WSe2薄膜生长的影响。通过对这些因素进行调控,在SiO2/Si衬底上制备出了最大尺寸为50μm的单层WSe2三角形薄膜、150μm的六边形单层WSe2薄膜以及0.5 cm×0.5 cm大面积连续WSe2少层薄膜。利用光学显微镜、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)对单层WSe2薄膜进行了表征,结果表明单层WSe2薄膜表面形貌完好且尺寸大,AFM测得了其高度约为0.9 nm。通过光学显微镜与拉曼光谱确认出同一样本下单层、双层及三层的WSe2薄膜;在此基础上,对单层、双层及三层WSe2薄膜的光致发光谱(PL)进行了研究,分析了二硒化钨从体材料向单层转变时能带结构的变化规律。
[Abstract]:In recent years, with the discovery of graphene, a variety of graphene two-dimensional materials have become a hot topic, of which monolayer transition metal sulfide (TMDCs) has attracted the most attention. Monolayer TMDC materials, such as MoS2,MoSe2,WSe2 and WS2, are direct band-gap semiconductor materials, which make up the defect that graphene band gap is zero. Monolayer WSe2 has excellent optoelectronic properties, and its direct bandgap width of 1.65 eV can be used as most of the requirements of electronic and optoelectronic devices. Monolayer WSe2 is one of the few TMDCs materials with both p-type and n-type conductive properties. This makes it possible to make single-layer complementary logic circuits. The high quality and large scale preparation of two-dimensional materials is an essential prerequisite for the fabrication of large-scale devices. Chemical vapor deposition (CVD) is one of the most important methods for the preparation of two-dimensional materials, and it is the most promising way to achieve mass production in industry. However, so far, how to prepare large scale and high quality WSe2 thin films by CVD is still a problem to be solved. Therefore, it is of great significance to study the optimal growth conditions and growth mechanism of WSe2 thin films by CVD method. In this paper, the controllable preparation of large size tungsten diselenide thin films under atmospheric pressure CVD method is studied. The effects of growth temperature, amount of precursor tungsten source and the distance between tungsten source and substrate on the growth of WSe2 thin films are discussed. By adjusting these factors, the maximum size of 50 渭 m monolayer WSe2 triangular films, 150 渭 m hexagonal monolayer WSe2 thin films and 0.5 cm 脳 0.5 cm continuous WSe2 thin films were prepared on SiO2/Si substrates. Single layer WSe2 thin films were characterized by optical microscope, Raman spectroscopy, scanning electron microscope (SEM) and atomic force microscope (AFM). The results show that the surface morphology of monolayer WSe2 films is good and the size is large. The height measured by AFM is about 0.9 nm.. By optical microscope and Raman spectroscopy, the WSe2 films of the same sample were identified as order layer, double layer and three layers. On this basis, the photoluminescence (PL) spectra of monolayer, bilayer and three-layer WSe2 thin films are studied, and the energy band structure of tungsten diselenide from bulk material to monolayer is analyzed.
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O484

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 段敬来;;重离子径迹模板中钯纳米线的结晶性可控制备(英文)[J];IMP & HIRFL Annual Report;2009年00期

2 张以忱;;真空技术及应用系列讲座 第十七 讲薄膜与表面技术基础[J];真空;2012年02期

3 杨沛然;近代薄膜物理研究[J];现代物理知识;1990年04期

4 池凌飞;孙凯;赵传熙;吴萍;;In_2O_3准一维纳米结构的可控制备研究[J];汕头大学学报(自然科学版);2010年03期

5 吴倩;陈松林;马平;;不同制备工艺下氧化硅和氧化铪薄膜的椭偏光谱[J];红外与激光工程;2012年03期

6 常艳贺;金春水;李春;靳京城;;193nm氟化物薄膜的激光诱导损伤[J];中国激光;2013年07期

7 廖清君,王植恒,王磊,周传宏,赖成军,刘细成;模拟退火法在吸收薄膜的椭偏反演算法中的应用[J];光学学报;2002年06期

8 黄义,陈书堂,杨志,徐惠,力虎林;羟基磷灰石纳米线的可控制备[J];兰州大学学报;2004年04期

9 童国秀;官建国;樊希安;王维;宋发辉;;气流诱导多晶铁纤维的可控制备及生长机理[J];无机化学学报;2008年02期

10 周红;余森江;张永炬;蔡萍根;;楔形铁薄膜的制备及内应力释放模式研究[J];稀有金属材料与工程;2012年S2期

相关会议论文 前10条

1 张立德;;纳米材料的可控制备与表征[A];中国颗粒学会超微颗粒专委会2011年年会暨第七届海峡两岸超微颗粒学术研讨会论文集[C];2011年

2 周华锋;马全红;丁艺;夏强;郝晓帧;顾宁;;咪喹莫特纳米结构脂质载体的可控制备及表征[A];2005年纳米和表面科学与技术全国会议论文摘要集[C];2005年

3 彭生杰;苟兴龙;张莉;陈军;;三元硫属化合物纳/微米结构的可控制备[A];中国化学会第26届学术年会无机与配位化学分会场论文集[C];2008年

4 李辉;党文辉;彭海琳;刘忠范;;拓扑绝缘体纳米薄片的可控制备与表征[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

5 王一杰;阎云;黄建滨;;金属-有机复合的一维半导体微纳材料可控制备[A];中国化学会第十三届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2011年

6 程方益;陶占良;梁静;陈军;;锰系氧化物微纳结构可控制备与相关电化学性能研究[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年

7 罗迪帆;黄旭;江绍基;;微纳结构薄膜可控制备与光学特性研究[A];“广东省光学学会2013年学术交流大会”暨“粤港台光学界产学研合作交流大会”会议手册论文集[C];2013年

8 骆广生;兰文杰;徐建鸿;吕阳成;;粉体材料可控制备的研究进展[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年

9 杜乐;谭t，

本文编号：2374157