【摘要】：自從石墨烯發(fā)現(xiàn)以來,各種衍生的二維(2D)材料進(jìn)入人們的視線。包括六方氮化硼(h-BN)、黑磷、二硫化鉬(MoS_2)、二硫化鎢(WS_2)等。這些二維材料在太陽能電池、發(fā)光二極管、光電探測(cè)、儲(chǔ)能器件等領(lǐng)域有著廣泛的研究與應(yīng)用。二硫化鉬、二硫化鎢由于其原子級(jí)的厚度、寬帶隙、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為有望成為下一代電子材料�；瘜W(xué)氣相沉積(CVD)法是制備大面積均勻二硫化鉬、二硫化鎢的有效方法。本論文從銅箔上的石墨烯以及藍(lán)寶石襯底上的二硫化鉬、二硫化鎢的CVD制備,到氮化鎵襯底上二硫化鉬的CVD制備,和二硫化鉬的高效無褶皺轉(zhuǎn)移以及器件制備等部分進(jìn)行研究。主要內(nèi)容包括:1.采用低壓化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)在銅箔上生長石墨烯,在藍(lán)寶石襯底上生長MoS_2與WS_2。2.采用低壓化學(xué)氣相沉積法在氮化鎵襯底上生長出連續(xù)的二硫化鉬薄膜。發(fā)現(xiàn)二硫化鉬薄膜的厚度隨著襯底到氧化鉬距離的增加而降低。并通過優(yōu)化氮化鎵襯底的傾斜度,提高二硫化鉬的均勻性;通過調(diào)整襯底的高度,控制二硫化鉬的層數(shù)。3.采用CVD制備的二硫化鉬制備大面積器件中關(guān)鍵的一步是將二硫化鉬轉(zhuǎn)移到新的襯底上。液體輔助轉(zhuǎn)移是最常用的轉(zhuǎn)移方法。但在轉(zhuǎn)移過程中經(jīng)常出現(xiàn)褶皺、裂紋等現(xiàn)象,這嚴(yán)重阻礙著大面積器件的制備。通過調(diào)控轉(zhuǎn)移過程中的鋪展系數(shù)S,有效地減小了轉(zhuǎn)移過程中對(duì)二硫化鉬薄膜的損傷,得到大面積無褶皺的二硫化鉬薄膜。4.采用光刻、電子束蒸發(fā)等工藝,在CVD生長的1×1 cm面積的單層MoS_2上制備出約500個(gè)背柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管。這些晶體管表現(xiàn)出較高的遷移率(最高118 cm~2V~(-1)s~(-1))和較大的開關(guān)比(10~8)。
【圖文】：

襯底表面發(fā)生多相反應(yīng)；應(yīng)產(chǎn)物在襯底表面沉積；產(chǎn)物被排出襯底表面。個(gè)過程中，分析決定反應(yīng)速率的主要因素很重要。反應(yīng)最慢的步驟決應(yīng)過程中的反應(yīng)速率[34]。表面化學(xué)反應(yīng)在高溫時(shí)可能較快，此時(shí)決定向于反應(yīng)物和副產(chǎn)物的輸運(yùn)速率決定整個(gè)反應(yīng)速率。在這種情況下流的邊界層因素控制著沉積速率。在低溫時(shí)表面化學(xué)反應(yīng)速率較低，反于受表面反應(yīng)控制�；瘜W(xué)氣相沉積法沉積薄膜不受實(shí)現(xiàn)限制有很強(qiáng)能力，可以在凹槽、孔洞中沉積。而且很容易實(shí)現(xiàn)多種元素和化合物但是在 CVD 過程中通常會(huì)產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物并且反應(yīng)溫度較高使其不溫時(shí)不穩(wěn)定的襯底上沉積[35]。 氧化鉬與硫?yàn)樵粗苽涠蚧f的反應(yīng)機(jī)理.1 化學(xué)反應(yīng)過程CVD 生長 MoS2的原料以及襯底配置方式如圖 1.2 所示。

第 1 章 引言 3= 3exp(1 3) (1.16)2MoO3+7S→2MoS2+3SO2(1.17)生長過程中，存在著薄膜生長和晶核生長之間競爭。當(dāng) k>R(OoS2表現(xiàn)為二維生長。當(dāng) k<R(O)時(shí)，晶核因?yàn)榉肿舆w移而長大制形核和生長速率，調(diào)控 MoS2的形貌，，從而得到大尺寸單膜以及多層 MoS2。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TB34;TN386

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本文編號(hào)：2610061