二維過渡金屬硫族化物因其天然的原子級厚度和優(yōu)異的電學特性成為后硅時代延續(xù)摩爾定律最有潛力的材料之一。硫化鉬（MoS₂）薄膜是其中最典型的代表。單層MoS₂薄膜具有三層原子的厚度（7.5?）和1.8 eV的直接帶隙,以及優(yōu)異的光電性能和獨特的能谷特性,吸引了研究者們的廣泛關(guān)注。實現(xiàn)MoS₂薄膜的可控生長與高效p型摻雜是制備高性能MoS₂光電器件的基礎。化學氣相沉積法（CVD）是制備高質(zhì)量大面積MoS₂薄膜的主要方法,而生長過程中鉬源的濃度是影響薄膜形貌的關(guān)鍵。本文對CVD制備MoS₂薄膜過程中鉬源的蒸發(fā)過程進行了定量分析,建立了襯底表面鉬源濃度的分布模型。模型顯示從襯底中心到邊緣鉬源的濃度逐漸減小。同時實驗結(jié)果顯示襯底上MoS₂薄膜的厚度由三層過渡到單層,且形態(tài)逐漸由三角形過渡到六邊形。計算得出,當氧化鉬面密度在4.06⁴.12 g/m2范圍內(nèi)時,生長的硫化鉬薄膜為三層;當氧化鉬面密度在3.72⁴

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

（a）MoS2光探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；（b）W-LED的結(jié)構(gòu)示意圖；（c）1nm溝道場效應管光學顯微鏡圖

2薄膜厘米級的單晶，如圖1-2（b）所示。在金箔表面，S2分子會分解為兩個硫原子，這就降低了硫化 WO3源的能量勢壘。由于很低的反應能量勢壘，高質(zhì)量的 WS2單晶薄膜的尺寸達到了 80 μm。圖 1-2 （a）熔融薄膜襯底上制備的 MoSe2單晶薄膜；（b）金箔上生長的 WS2薄膜的光學顯微鏡圖。CVD 制備 TMDs 的另一個重要方向就是制備均勻連續(xù)的 TMDs 薄膜，其中最關(guān)鍵的因素就是保證在低成核點密度下使反應持續(xù)進行。金屬有機物化學氣相沉積法（MOCVD）是制備高質(zhì)量連續(xù) TMDs 薄膜最有吸引力的方法，因為這種方法能夠持續(xù)且精確控制引入反應源的量。圖 1-3 （a）MOCVD 法制備 TMDs 薄膜；（b）連續(xù)硅片級的 MoS2和 WS2薄膜。例如，Kang 等[31]利用氣態(tài)的 Mo(CO)6, W(CO)6, and (C2H5)2Se 作為反應源，H2和 Ar 氣的混合氣體作為載氣

達到了 80 μm。圖 1-2 （a）熔融薄膜襯底上制備的 MoSe2單晶薄膜；（b）金箔上生長的 WS2薄膜的光學顯微鏡圖。CVD 制備 TMDs 的另一個重要方向就是制備均勻連續(xù)的 TMDs 薄膜，其中最關(guān)鍵的因素就是保證在低成核點密度下使反應持續(xù)進行。金屬有機物化學氣相沉積法（MOCVD）是制備高質(zhì)量連續(xù) TMDs 薄膜最有吸引力的方法，因為這種方法能夠持續(xù)且精確控制引入反應源的量。


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