二維層狀MoS₂薄膜具有超高的光響應(yīng)度、高導(dǎo)電特性、良好的光學(xué)透明度以及優(yōu)異的機械性能,是制造多功能和高性能光電探測器、傳感器等最理想的半導(dǎo)體材料之一。在不同襯底上制備的MoS₂薄膜性質(zhì)有所差異,其構(gòu)成的異質(zhì)結(jié)性能也各具特色。首先,介紹了常用于制備層狀MoS₂薄膜的化學(xué)氣相沉積（CVD）法和高溫?zé)岱纸夥?然后,綜述了在Si、塑料、GaN、GaAs、Si納米線、藍(lán)寶石、SiO₂/Si和SiC等不同襯底上制備層狀MoS₂薄膜的方法,利用原子力顯微鏡、X射線衍射、拉曼光譜、X射線光電子能譜等測試方法對各襯底上制備的MoS₂薄膜結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征;同時討論了相應(yīng)的異質(zhì)結(jié)器件的特性及應(yīng)用,并對高質(zhì)量MoS₂薄膜在光電探測器、氣體傳感器、壓電器件等光電子和納電子器件中的應(yīng)用進(jìn)行了展望。 

【文章來源】：半導(dǎo)體技術(shù). 2020,45(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

CVD法制備MoS2薄膜的裝置示意圖[10]

MoS3→MoS2+S (4)通過高溫?zé)岱纸夥ǹ梢栽诟鞣N襯底上制備MoS2薄膜,該制備過程中儀器設(shè)備操作相對簡單,制備的材料具有結(jié)晶度高的優(yōu)點,滿足可控制備大面積層狀MoS2 薄膜的需求。

在Si襯底上制備的MoS2薄膜的性能表征如圖3[11]所示。圖3(a)為熱分解法在Si襯底上獲得的MoS2薄膜的X射線衍射(XRD) 圖譜,圖中I為衍射強度,θ為衍射角。由圖可見14.3°處的衍射峰對應(yīng)于MoS2的(002)晶面。圖3(b) 為MoS2薄膜的高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM) 圖像和相應(yīng)區(qū)域的電子衍射(SAED) 圖樣,晶軸為[001],其中<001>和<010>方向的晶面間距均為0.27 nm。利用拉曼光譜通過E2g和A1g拉曼模式之間的能量差可研究MoS2層的數(shù)量[11],如圖3(c)所示,圖中Δσ為拉曼位移。兩個特征峰E2g和A1g分別位于382.44 cm-1和407.92 cm-1,兩個特征峰之間的間距為25.48 cm-1,表明合成了5層MoS2薄膜。圖3(d)為原子力顯微鏡(AFM) 測試結(jié)果,圖中d為距離,h為薄膜厚度,其值為9.5 nm。Mo 3d和S 2p的X射線光電子能譜(XPS)分別如圖3(e)和(f)所示,結(jié)合能(EB)為229.3 eV和232.5 eV的峰值分別對應(yīng)于Mo 3d5/2和Mo 3d3/2軌道,在162.3 eV和163.5 eV處的峰值分別對應(yīng)S 2p3/2和S 2p1/2軌道。通過對峰的定量分析,Mo與S的原子比為1∶2.06,這與MoS2的化學(xué)計量比非常接近。利用熱分解法制備的MoS2/Si異質(zhì)結(jié)光電器件具有明顯的光響應(yīng)特性,響應(yīng)速度(上升/下降時間) 為21.6 μs /65.5 μs,實現(xiàn)了23.1 A/W以上的響應(yīng)度和1.63 × 1012 Jones以上的比探測率,并且該類光電探測器可以穩(wěn)定地應(yīng)用于從深紫外到近紅外(高達(dá) 150 kHz) 波段[11]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]二維材料光電探測器的研究進(jìn)展(續(xù))[J]. 張恒康,冀婷,李國輝,韓娜,王英奎,王文艷,郝玉英,崔艷霞.  半導(dǎo)體技術(shù). 2020(02)
[2]高質(zhì)量單層二硫化鉬薄膜的研究進(jìn)展[J]. 魏爭,王琴琴,郭玉拓,李佳蔚,時東霞,張廣宇.  物理學(xué)報. 2018(12)



本文編號：3529537