二维硫化钼薄膜的制备及其掺杂特性的研究

发布时间：2021-07-09 23:16

　　二维过渡金属硫族化物因其天然的原子级厚度和优异的电学特性成为后硅时代延续摩尔定律最有潜力的材料之一。硫化钼（MoS₂）薄膜是其中最典型的代表。单层MoS₂薄膜具有三层原子的厚度（7.5?）和1.8 eV的直接带隙,以及优异的光电性能和独特的能谷特性,吸引了研究者们的广泛关注。实现MoS₂薄膜的可控生长与高效p型掺杂是制备高性能MoS₂光电器件的基础。化学气相沉积法（CVD）是制备高质量大面积MoS₂薄膜的主要方法,而生长过程中钼源的浓度是影响薄膜形貌的关键。本文对CVD制备MoS₂薄膜过程中钼源的蒸发过程进行了定量分析,建立了衬底表面钼源浓度的分布模型。模型显示从衬底中心到边缘钼源的浓度逐渐减小。同时实验结果显示衬底上MoS₂薄膜的厚度由三层过渡到单层,且形态逐渐由三角形过渡到六边形。计算得出,当氧化钼面密度在4.06⁴.12 g/m2范围内时,生长的硫化钼薄膜为三层;当氧化钼面密度在3.72⁴

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

（a）MoS2光探测器的结构示意图；（b）W-LED的结构示意图；（c）1nm沟道场效应管光学显微镜图

2薄膜厘米级的单晶，如图1-2（b）所示。在金箔表面，S2分子会分解为两个硫原子，这就降低了硫化 WO3源的能量势垒。由于很低的反应能量势垒，高质量的 WS2单晶薄膜的尺寸达到了 80 μm。图 1-2 （a）熔融薄膜衬底上制备的 MoSe2单晶薄膜；（b）金箔上生长的 WS2薄膜的光学显微镜图。CVD 制备 TMDs 的另一个重要方向就是制备均匀连续的 TMDs 薄膜，其中最关键的因素就是保证在低成核点密度下使反应持续进行。金属有机物化学气相沉积法（MOCVD）是制备高质量连续 TMDs 薄膜最有吸引力的方法，因为这种方法能够持续且精确控制引入反应源的量。图 1-3 （a）MOCVD 法制备 TMDs 薄膜；（b）连续硅片级的 MoS2和 WS2薄膜。例如，Kang 等[31]利用气态的 Mo(CO)6, W(CO)6, and (C2H5)2Se 作为反应源，H2和 Ar 气的混合气体作为载气

达到了 80 μm。图 1-2 （a）熔融薄膜衬底上制备的 MoSe2单晶薄膜；（b）金箔上生长的 WS2薄膜的光学显微镜图。CVD 制备 TMDs 的另一个重要方向就是制备均匀连续的 TMDs 薄膜，其中最关键的因素就是保证在低成核点密度下使反应持续进行。金属有机物化学气相沉积法（MOCVD）是制备高质量连续 TMDs 薄膜最有吸引力的方法，因为这种方法能够持续且精确控制引入反应源的量。


本文编号：3274681