近年來,二維層狀材料由于其獨(dú)特的性能受到全世界的廣泛關(guān)注。二維過渡金屬硫族化合物（TMDs）和零帶隙的石墨烯不同,絕大部分TMDs厚度減為一層時屬于直接帶隙半導(dǎo)體材料,其中WS₂更是由于其高電導(dǎo)率、高載流子遷移率等優(yōu)勢在光電子器件領(lǐng)域有較大的應(yīng)用前景。制備方法影響著薄膜形貌、性質(zhì)等參數(shù),因此選用合適的制備方法就顯得尤為重要。作為CVD法的一種擴(kuò)充方法,液態(tài)金屬調(diào)控法生長出的薄膜有著非常新穎的現(xiàn)象,但是使用該方法可控地生長薄膜仍然存在非常多的挑戰(zhàn)。本文在液態(tài)金、載流氣體的作用下生長二維WS₂材料,分析了各生長參數(shù)對于二維結(jié)構(gòu)生長、結(jié)構(gòu)形貌的影響,研究了兩種不同形貌二維WS₂材料在不同退火參數(shù)下的蒸發(fā)模式差異。主要研究內(nèi)容包括:首先,在液態(tài)Au的作用下成功在SiO₂（300 nm）/Si襯底表面制備得到WS₂薄膜,分析了四個生長參數(shù)（Au箔狀態(tài),Au箔融化時間,生長溫度,W源選擇）如何影響薄膜的生長。結(jié)果表明,液態(tài)Au對W有著很強(qiáng)的吸附作用,因此在制備吸附W的基片階段,液態(tài)Au會吸... 

【文章來源】：南京郵電大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【圖文】：

機(jī)械剝離法制備石墨烯示意圖[20]

畢萆�。�?腔?蛋?敕ǖ娜鋇?也十分明顯，剝離過程中對薄膜的撕扯作用不可控，制備出的薄膜尺寸也就不可控。同時，該方法制備的薄膜面積小，層數(shù)不可控，產(chǎn)量低，不能大規(guī)模地制備生產(chǎn)，也就不能滿足工業(yè)應(yīng)用的需求。1.2.2吹膠法通常來說，常規(guī)的薄膜制備方法無法兼顧液相法（方法可行性、薄膜均一性、批量生產(chǎn)）和氣相法（高薄膜質(zhì)量、大橫向尺寸）的優(yōu)勢，而DongWang[17]等人受到中國糖畫吹制藝術(shù)的啟發(fā)，提出了一種“吹膠法”，該方法通過短時間內(nèi)熱膨脹形成的粘性凝膠前驅(qū)來大規(guī)模生產(chǎn)二維非分層納米片，制備方法如圖1.2所示。首先，通過檸檬酸和乙二醇在金屬離子的作用下發(fā)生酯化交聯(lián)反應(yīng)制備出凝膠前驅(qū)，在退火過程中凝膠前驅(qū)體釋放大量氣體并且體積膨脹。然后，通過快速退火，可以有效地將二維納米片吹入凝膠中，最終形成大規(guī)模的薄膜。圖1.2吹膠法二維納米片合成示意圖（a）前驅(qū)材料和快速退火過程示意圖（b）前驅(qū)材料和相對于的產(chǎn)物的光顯圖（c）大量制備的產(chǎn)品的光顯圖[17]通過此方法制備的二維納米片沒有雜質(zhì)，更重要的是，這種方法同時具有液相法、氣相法的優(yōu)勢，可以同時產(chǎn)生具有高均一性、納米級厚度、大橫向尺寸（最大可達(dá)數(shù)百微米）的二維薄膜。該方法制備出的薄膜表現(xiàn)出優(yōu)異電化學(xué)性能，適用于堿離子電池和電催化[21-24]等領(lǐng)域，該方法最大的優(yōu)勢在于其經(jīng)濟(jì)性、快速性（大約一分鐘）、大規(guī)模制備的能力。同時，該方法的缺點(diǎn)也非常明顯，雖說制備的薄膜尺寸可以達(dá)到數(shù)百微米，但是薄膜會有非常多的

南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論3孔洞，就算是在納米量級，薄膜上也會有非常多的點(diǎn)狀雜質(zhì)。總之，該方法最大的缺點(diǎn)就是制備出的薄膜品質(zhì)差，遠(yuǎn)不及CVD法。1.2.3化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法（chemicalvapordeposition,CVD）首先將前驅(qū)體蒸發(fā)成氣態(tài)，通過載流氣體將氣態(tài)材料輸送到固態(tài)襯底表面進(jìn)行反應(yīng)，并最終生長得到薄膜，通常來說CVD的生長過程主要包含如圖1.3所示兩種：氣相前驅(qū)體直接在基片上反應(yīng)生成薄膜；首先在基片上形成一些成核點(diǎn)，然后氣相前驅(qū)體在成核點(diǎn)周圍聚集生長得到薄膜，這樣得到的薄膜的中心會有明顯的小點(diǎn)。圖1.3CVD方法下薄膜生長過程[25]自CVD方法出現(xiàn)至今，人們從氣壓、生長溫度、生長時間、前驅(qū)體質(zhì)量、載流氣體大小等各個方面對其進(jìn)行研究，并在各種襯底上生長出薄膜。相較于其他生長方法，CVD方法能夠生長出大范圍、大面積、高質(zhì)量的薄膜；但同時，CVD方法也存在反應(yīng)溫度高、沉積速度慢、產(chǎn)量低、管壁吸附前驅(qū)體原子等問題需要解決。液態(tài)金屬調(diào)控法是CVD法的一種擴(kuò)充，一般來說是在基片上放置一定量的金屬（主要是Au）并加熱使之融化，再將溫度降低到適宜薄膜生長的范圍來生長薄膜。金屬融化后能夠溶解大量前驅(qū)體原子，并在降溫過程中析出一部分前驅(qū)體原子。同時，融化后的金屬對于氣態(tài)


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