【摘要】：近年來隨著石墨烯的發(fā)現(xiàn),各種石墨烯二維材料相繼成為研究熱點,其中單層過渡金屬硫化物(TMDCs)最為受到研究者的關(guān)注。單層TMDC材料,如MoS2、MoSe2、WSe2和WS2都是直接帶隙半導(dǎo)體材料,很好地彌補了石墨烯帶隙為零的不足。單層WSe2具有優(yōu)異的光電性能,其1.65 eV的直接帶隙寬度能滿作為電子器件和光電器件的大部分需求,并且單層WSe2是為數(shù)不多的可同時具有p型和n型導(dǎo)電特性的TMDCs材料,這使得制作單層互補邏輯電路成為可能。二維材料的高質(zhì)量、大規(guī)模制備方法是其制作大規(guī)模器件必不可少的前提,化學(xué)氣相沉積(CVD)法是制備二維材料的最主要方法之一,并最有希望在工業(yè)上實現(xiàn)量產(chǎn)。但迄今為止,如何利用CVD法制備大規(guī)模、高質(zhì)量WSe2薄膜仍然是個亟待解決的問題,因此研究CVD法制備WSe2薄膜的最佳生長條件及生長機理具有十分重要的意義。論文主要研究了大尺寸二硒化鎢薄膜在常壓CVD法下的可控制備,并探討了生長溫度、前驅(qū)物鎢源的量以及鎢源與襯底之間的距離對WSe2薄膜生長的影響。通過對這些因素進(jìn)行調(diào)控,在SiO2/Si襯底上制備出了最大尺寸為50μm的單層WSe2三角形薄膜、150μm的六邊形單層WSe2薄膜以及0.5 cm×0.5 cm大面積連續(xù)WSe2少層薄膜。利用光學(xué)顯微鏡、拉曼光譜、掃描電子顯微鏡(SEM)及原子力顯微鏡(AFM)對單層WSe2薄膜進(jìn)行了表征,結(jié)果表明單層WSe2薄膜表面形貌完好且尺寸大,AFM測得了其高度約為0.9 nm。通過光學(xué)顯微鏡與拉曼光譜確認(rèn)出同一樣本下單層、雙層及三層的WSe2薄膜;在此基礎(chǔ)上,對單層、雙層及三層WSe2薄膜的光致發(fā)光譜(PL)進(jìn)行了研究,分析了二硒化鎢從體材料向單層轉(zhuǎn)變時能帶結(jié)構(gòu)的變化規(guī)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.
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O484

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本文編號：2374157