二维硫化钼的化学气相沉积法制备及其光电性能研究

发布时间：2018-03-31 16:48

  本文选题：二硫化钼　切入点：化学气相沉积　出处：《南京航空航天大学》2016年硕士论文

【摘要】：二维过渡族金属硫化物材料因其具有独特的物理化学性质而引起了科学领域的广泛关注。该系列材料中备受关注的是二硫化钼材料,它类似于石墨烯结构,在二维平面内均由共价键组成,其体相材料是一种间接带隙半导体,带隙为1.2 eV;然而,当二硫化钼的层数减薄至单层时,它便成为一种直接带隙半导体,其带隙为1.8-2.0 eV。与零带隙的石墨烯相比,可调控带隙的二硫化钼在光电子器件中具有重要的应用价值。目前,化学气相沉积法已成为制备二硫化钼薄膜的主要手段,该方法与半导体微加工技术有良好的兼容性,从而有利于制备功能器件。然而,基于低成本、高效率的可控制备方法中还需要深入研究,不同层数二硫化钼薄膜的光电性能研究还存在大量的基础科学技术问题亟待解决。本论文通过化学气相沉积法制备出了高质量的二硫化钼薄膜,并深入探讨了生长机理,系统研究了薄膜的电化学析氢特性、场效应晶体管及光电探测器等器件性能,论文主要的研究工作和结果有:首次在金属钼箔上以常压化学气相沉积法制备了二硫化钼薄膜。通过对钼箔基底的高温退火显著提高了薄膜的连续及均匀性,以氧化观察法可简单、快速的判断出样品的均匀及完整性。用腐蚀基底湿转移法将二硫化钼薄膜完整地转移至硅片、石英等衬底上,对薄膜的质量表征显示可制备出大面积连续的单层二硫化钼薄膜。对比分析薄膜的生长形貌并结合理论计算深入揭示了薄膜的生长机理。通过对钼箔进行高温氧化形成几个纳米的二氧化钼氧化层,极大地促进了硫化法制备出垂直生长的硫化钼薄膜及大面积连续的多层二硫化钼薄膜。因氧化层特有的形貌特点,薄膜以垂直方向生长形成了阵列结构条纹状的表面形貌,高密度的层边缘悬空键显著增加了薄膜的电化学析氢特性。研究了不同厚度二硫化钼薄膜的场效应晶体管、光电探测器等器件的光电性能。对器件进行的高真空低温退火可以使得薄膜与电极之间形成良好的欧姆接触,器件的性能测试显示出较高的开关比,测试环境会影响器件的载流子迁移率。探索了二硫化钼与硅形成的垂直异质结光电探测器,即使在较低的偏压下对不同的光能量也显示出较好的光响应变化,环形电极的设计可高效的捕获器件受光激发产生的光电流,极大提高了探测器的光响应度,为异质结新型器件的研究提供基础。
[Abstract]:This paper studies the growth mechanism of molybdenum disulfide thin film by chemical vapor deposition method .

【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ136.12

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本文编号：1691588