【摘要】：二硫化鉬(MoS2)晶體厚度降低到單分子層后由間接帶隙半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋栋雽?dǎo)體,表現(xiàn)出優(yōu)異的電學(xué)和光學(xué)性能,在二維光電器件等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。雖然MoS2單分子層的制備已有較多報(bào)道,但可控制備仍存在困難。本文針對(duì)目前制備方法存在的問(wèn)題,提出了以MoS2固體粉末作為鉬源,水蒸汽(H20)作為輸運(yùn)劑的化學(xué)氣相輸運(yùn)(CVT)沉積法生長(zhǎng)MoS2單分子層。研究發(fā)現(xiàn),H20能夠促進(jìn)MoS2的生長(zhǎng)。本論文研究了載氣流量、H2O量、生長(zhǎng)溫度、生長(zhǎng)時(shí)間、壓力對(duì)MoS2單分子層的生長(zhǎng)影響。研究發(fā)現(xiàn),載氣流量、H2O量的增加能夠增加MoS2的成核密度;隨著生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)成核密度增大,晶體尺寸增大,較長(zhǎng)的時(shí)間(120 min)基底出現(xiàn)腐蝕不利于分子層生長(zhǎng);低的生長(zhǎng)溫度(900℃)不利于成核與晶體生長(zhǎng),較高的生長(zhǎng)溫度(900～1000℃)利于晶核的形成,而更高的溫度卻不利于晶體的生長(zhǎng);低的壓力有利于獲得大面積單分子層的生長(zhǎng)。在掌握實(shí)驗(yàn)條件對(duì)MoS2單分子層生長(zhǎng)影響規(guī)律的基礎(chǔ)上,本論文對(duì)單分子層CVT法生長(zhǎng)的機(jī)理進(jìn)行了探討,提出了生長(zhǎng)機(jī)制。本論文最后部分開(kāi)展了其他化學(xué)氣相輸運(yùn)劑、晶核成核促進(jìn)劑對(duì)MoS2單分子層生長(zhǎng)影響研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)CVT法常用的輸運(yùn)劑碘(I2)卻對(duì)MoS2幾乎沒(méi)有促進(jìn)作用;氯化鈉(NaCl)晶核促進(jìn)劑可以促進(jìn)MoS2單分子層的生長(zhǎng),但質(zhì)量不高有待后續(xù)進(jìn)一步研究。
【圖文】：

圖１．２Ｍ0Ｓ２薄膜分子結(jié)構(gòu)示意圖［１９］。逡逑１．１．２ＭｏＳ２的能帶結(jié)構(gòu)逡逑石墨烯的零帶隙特征導(dǎo)致其不能作為高效場(chǎng)效應(yīng)管的材料，而Ｍ0Ｓ２的能帶逡逑比較特殊，其帶隙會(huì)隨著層數(shù)的變化而變化。體材料的Ｍ0Ｓ２能帶結(jié)構(gòu)如圖１．３逡逑所示，其中Ｈ、Ｋ和Ａ為高對(duì)稱(chēng)點(diǎn)，「為布里淵區(qū)中心。ＭｏＳ２的能帶結(jié)構(gòu)由Ｍｏ逡逑原子ｄ軌道和Ｓ原子ｐｚ軌道雜化決定。其中，Ｋ點(diǎn)的電子態(tài)由Ｍｏ原子ｄ軌道逡逑決定，，「點(diǎn)的電子態(tài)由Ｍｏ原子ｄ軌道和Ｓ原子ｐｚ軌道的同時(shí)決定。當(dāng)ＭｏＳ２的逡逑層數(shù)發(fā)生變化時(shí)，Ｍｏ原子的ｄ軌道保持不變，而Ｓ原子的ｐｚ軌道會(huì)隨之變化。逡逑所以，隨著Ｍ0Ｓ２層數(shù)變化，Ｋ點(diǎn)電子態(tài)保持不變，ｒ點(diǎn)電子態(tài)會(huì)發(fā)生改變［氣逡逑圖１．４是Ｍ0Ｓ２由體材料到單層的能帶結(jié)構(gòu)圖，從圖中可以看到，隨著層數(shù)的減逡逑少，Ｍ0Ｓ２的逐漸由間接帶隙轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋�。其中，體材料的ＭｏＳ２禁帶寬度為逡逑２逡逑

逡逑圖１．１邋Ｍ0Ｓ２的三種晶體結(jié)構(gòu)示意圖［１８］。逡逑，／／／／＞，、邐，邐＼＊邋Ｔｏｐ邋ｖｉｅｗ逡逑…邐、Ｓ．Ｓ邋Ａ邐．Ｕ逡逑z義希�？＇逦验ｄｅ邋Ｓz椋澹麇澹麇義希翦危荊垮義賢跡保玻

本文編號(hào)：2685257