二硫化钼二维薄膜化学气相输运法生长研究
发布时间：2020-05-28 12:45
【摘要】：二硫化钼(MoS2)晶体厚度降低到单分子层后由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体,表现出优异的电学和光学性能,在二维光电器件等领域具有广阔的应用前景。虽然MoS2单分子层的制备已有较多报道,但可控制备仍存在困难。本文针对目前制备方法存在的问题,提出了以MoS2固体粉末作为钼源,水蒸汽(H20)作为输运剂的化学气相输运(CVT)沉积法生长MoS2单分子层。研究发现,H20能够促进MoS2的生长。本论文研究了载气流量、H2O量、生长温度、生长时间、压力对MoS2单分子层的生长影响。研究发现,载气流量、H2O量的增加能够增加MoS2的成核密度;随着生长时间的延长成核密度增大,晶体尺寸增大,较长的时间(120 min)基底出现腐蚀不利于分子层生长;低的生长温度(900℃)不利于成核与晶体生长,较高的生长温度(900～1000℃)利于晶核的形成,而更高的温度却不利于晶体的生长;低的压力有利于获得大面积单分子层的生长。在掌握实验条件对MoS2单分子层生长影响规律的基础上,本论文对单分子层CVT法生长的机理进行了探讨,提出了生长机制。本论文最后部分开展了其他化学气相输运剂、晶核成核促进剂对MoS2单分子层生长影响研究。研究结果发现CVT法常用的输运剂碘(I2)却对MoS2几乎没有促进作用;氯化钠(NaCl)晶核促进剂可以促进MoS2单分子层的生长,但质量不高有待后续进一步研究。
【图文】：
图１．２Ｍ0Ｓ２薄膜分子结构示意图［１９］。逡逑１．１．２ＭｏＳ２的能带结构逡逑石墨烯的零带隙特征导致其不能作为高效场效应管的材料，而Ｍ0Ｓ２的能带逡逑比较特殊，其带隙会随着层数的变化而变化。体材料的Ｍ0Ｓ２能带结构如图１．３逡逑所示，其中Ｈ、Ｋ和Ａ为高对称点，「为布里渊区中心。ＭｏＳ２的能带结构由Ｍｏ逡逑原子ｄ轨道和Ｓ原子ｐｚ轨道杂化决定。其中，Ｋ点的电子态由Ｍｏ原子ｄ轨道逡逑决定，，「点的电子态由Ｍｏ原子ｄ轨道和Ｓ原子ｐｚ轨道的同时决定。当ＭｏＳ２的逡逑层数发生变化时，Ｍｏ原子的ｄ轨道保持不变，而Ｓ原子的ｐｚ轨道会随之变化。逡逑所以，随着Ｍ0Ｓ２层数变化，Ｋ点电子态保持不变，ｒ点电子态会发生改变［气逡逑图１．４是Ｍ0Ｓ２由体材料到单层的能带结构图，从图中可以看到，随着层数的减逡逑少，Ｍ0Ｓ２的逐渐由间接带隙转变为直接带隙。其中，体材料的ＭｏＳ２禁带宽度为逡逑２逡逑
逡逑图１．１邋Ｍ0Ｓ２的三种晶体结构示意图［１８］。逡逑，／／／／＞，、逦，逦＼＊邋Ｔｏｐ邋ｖｉｅｗ逡逑…逦、Ｓ．Ｓ邋Ａ逦．Ｕ逡逑z义希浚у危樱椋洌邋澹觯椋澹麇澹麇义希翦危荆垮义贤迹保玻
本文编号：2685257
【图文】：
图１．２Ｍ0Ｓ２薄膜分子结构示意图［１９］。逡逑１．１．２ＭｏＳ２的能带结构逡逑石墨烯的零带隙特征导致其不能作为高效场效应管的材料，而Ｍ0Ｓ２的能带逡逑比较特殊，其带隙会随着层数的变化而变化。体材料的Ｍ0Ｓ２能带结构如图１．３逡逑所示，其中Ｈ、Ｋ和Ａ为高对称点，「为布里渊区中心。ＭｏＳ２的能带结构由Ｍｏ逡逑原子ｄ轨道和Ｓ原子ｐｚ轨道杂化决定。其中，Ｋ点的电子态由Ｍｏ原子ｄ轨道逡逑决定，，「点的电子态由Ｍｏ原子ｄ轨道和Ｓ原子ｐｚ轨道的同时决定。当ＭｏＳ２的逡逑层数发生变化时，Ｍｏ原子的ｄ轨道保持不变，而Ｓ原子的ｐｚ轨道会随之变化。逡逑所以，随着Ｍ0Ｓ２层数变化，Ｋ点电子态保持不变，ｒ点电子态会发生改变［气逡逑图１．４是Ｍ0Ｓ２由体材料到单层的能带结构图，从图中可以看到，随着层数的减逡逑少，Ｍ0Ｓ２的逐渐由间接带隙转变为直接带隙。其中，体材料的ＭｏＳ２禁带宽度为逡逑２逡逑
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