發(fā)布時(shí)間：2021-08-02 17:50

　　隨著二維半導(dǎo)體領(lǐng)域的研究日漸深入,這類(lèi)層狀半導(dǎo)體也表現(xiàn)出越來(lái)越多神奇的物理性質(zhì)。但是一個(gè)廣泛而又基本的問(wèn)題始終存在于二維半導(dǎo)體領(lǐng)域——如何制備大面積的二維半導(dǎo)體材料。常見(jiàn)的二維材料獲取方法,如化學(xué)氣相沉積或機(jī)械剝離都難以獲取超過(guò)幾百微米大小的樣品。因此,為了解決這個(gè)問(wèn)題,我們深入探究了脈沖激光沉積系統(tǒng)在制備大面積二維硒化銦（InSe）材料方面的應(yīng)用。InSe作為一種Ⅲ-Ⅴ族二維半導(dǎo)體,因?yàn)槠鋬?yōu)良的光電特性和超高的電子遷移率而受到廣泛關(guān)注。PLD系統(tǒng)能夠非常容易的獲取厘米級(jí)大小的二維InSe半導(dǎo)體薄膜。同時(shí),對(duì)于制備的樣品厚度和形狀能夠精確控制,為進(jìn)一步制備相應(yīng)二維材料微納器件降低了難度。我們實(shí)現(xiàn)了PLD在不同溫度下制備大面積二維InSe薄膜。研究中發(fā)現(xiàn),用PLD制備InSe的適宜溫度區(qū)間涵蓋了從350oC到600oC的范圍。這種寬泛的溫度要求豐富了襯底選擇的多樣性,同時(shí)也給結(jié)合其他材料形成異質(zhì)結(jié)帶來(lái)了可能性。我們通過(guò)XRD、Raman和SEM系統(tǒng)分析表明生成的ε相的InSe薄膜的具有良好的結(jié)晶性,表面有明顯的層狀結(jié)構(gòu)。并通過(guò)XPS測(cè)試技術(shù)可知In與Se化學(xué)計(jì)量比為1.08:1,非常接近... 

【文章來(lái)源】：華東師范大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

所示，相圖左側(cè)化學(xué)計(jì)量比In多Se少的InSe，而相圖右側(cè)化學(xué)計(jì)量比In少圖1.1銦硒化合物相圖

華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文4且在PLD中，二維材料由于表面存在范德華力，對(duì)襯底表面的晶格結(jié)構(gòu)依賴(lài)性相對(duì)較校因此，可以利用各種不同的襯底沉積材料，包括等SiO2/Si，云母，Al2O3，PI等。PLD的生長(zhǎng)模式較為特殊，利用激光燒蝕靶材而誘發(fā)羽輝在空間中膨脹。因此PLD可以生長(zhǎng)厘米級(jí)的二維半導(dǎo)體材料，有的甚至達(dá)到直徑5厘米，是CVD或者機(jī)械剝離這種常見(jiàn)方式不能比擬的優(yōu)勢(shì)。為了提高PLD制備的樣品質(zhì)量，豐富材料的功能，有非常多的改進(jìn)策略被采用。如原位退火，表面官能團(tuán)進(jìn)行修飾或表面功能化，表面鈍化、缺陷調(diào)控、能帶調(diào)控、離子液浸泡等，都取得了很好的效果。[11,12,17]脈沖激光沉積制備的樣品面積較大且產(chǎn)出穩(wěn)定而高效。因此廣泛地應(yīng)用在制備相應(yīng)材料的微納器件方面，如pn結(jié)，光電探測(cè)器，柔性器件等。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，PLD制備二維材料的確表現(xiàn)出許多不同于以往沉積傳統(tǒng)功能材料的現(xiàn)象，有待進(jìn)一步的理論研究。同時(shí)，在制備二維材料方面，PLD也存在著一些缺點(diǎn)：如薄膜生成過(guò)程中容易形成晶格缺陷，難以實(shí)現(xiàn)已沉積材料的轉(zhuǎn)移等，需要進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。1.3二維材料的表征技術(shù)1.3.1拉曼散射光譜技術(shù)(RamanSpectra)圖1.2Raman散射原理圖

華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文11第二章脈沖激光沉積制備的二維硒化銦（InSe）薄膜2.1InSe與CuInSe2/InSe異質(zhì)結(jié)的制備過(guò)程類(lèi)似于常見(jiàn)的PLD系統(tǒng)制備氧化物薄膜，用PLD制備二維材料也采用在高真空腔體中使用脈沖激光燒蝕靶材的方式，激發(fā)出從靶材到襯底飛越的等離子體并最終在襯底上形成一層致密的薄膜。在傳統(tǒng)的氧化物薄膜的制備中，由于可以提供合適的氧分壓，使得薄膜的質(zhì)量、薄膜的元素比例和薄膜中的缺陷都能得到調(diào)控。然而不同于氧化物薄膜的制備過(guò)程，更不同于CVD制備工藝中的自由生長(zhǎng)氛圍，二維材料的制備很難提供相應(yīng)的氣體氛圍，這在一定程度上影響了薄膜中的缺陷以及最終產(chǎn)物的質(zhì)量。因此，既有課題組使用Ar氣作為背景氣壓，也有相關(guān)的課題組直接采用超高真空作為背景氣壓。本文實(shí)驗(yàn)中的具體實(shí)驗(yàn)條件及操作步驟如下：1、襯底的準(zhǔn)備。如果采用硅作為襯底（B摻雜的p型硅，表面覆蓋一層285nm的二氧化硅層），須先將硅晶圓用金剛石刀切成數(shù)塊約1cm2的小方塊，再置于超聲波清洗儀器中依次用丙酮、酒精、去離子水各清洗15min。如果采用天然云母（1cm2，約20微米厚）作為襯底，則需要用刀片從云圖2.1脈沖激光沉積系統(tǒng)示意圖。采用的脈沖激光波長(zhǎng)為248nm，脈沖寬度為20ns。采用電阻式加熱裝置。

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]硒化銦納米薄膜的制備及其電學(xué)和光電性能研究[D]. 馮偉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3318011