本文選題：硫化鉬 + CVD　； 參考：《深圳大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：硫化鉬是一種新興的二維材料,由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能引起了科研學(xué)者的廣泛關(guān)注。硫化鉬二維材料由于具有可調(diào)控的禁帶寬度、良好的光吸收性在光電器件領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力,而二維材料的大規(guī)模應(yīng)用離不開高質(zhì)量材料的可控生長。本論文首先圍繞大尺寸單層硫化鉬和大面積多層硫化鉬的可控生長這一問題,系統(tǒng)研究了生長條件對二維材料尺寸、厚度和質(zhì)量的影響,隨后在低溫條件下進(jìn)行材料的光致發(fā)光性質(zhì)研究和拉曼光譜研究,最后制備了單層硫化鉬場效應(yīng)晶體管,并通過低溫下電學(xué)測試,結(jié)合低溫拉曼光譜研究結(jié)果開展硫化鉬的載流子輸運(yùn)性質(zhì)研究。具體研究結(jié)果如下:1.探討化學(xué)氣相沉積法可控生長大尺寸單層硫化鉬和大面積多層硫化鉬。研究了生長溫度、反應(yīng)源質(zhì)量分別對單層硫化鉬和多層硫化鉬生長的影響,得到了尺寸在50μm以上的單層硫化鉬和面積在1 cm×2 cm以上的多層均勻硫化鉬。2.探討單層和多層硫化鉬的光致發(fā)光性質(zhì)及拉曼光譜。室溫下不同層數(shù)硫化鉬的光致發(fā)光性質(zhì)研究表明,隨著層數(shù)的減少,硫化鉬的發(fā)光增強(qiáng),并分析了單層硫化鉬發(fā)光增強(qiáng)的原因;研究了單層硫化鉬的低溫光致發(fā)光變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)單層硫化鉬低溫下存在A激子、B激子和A-激子三種激子;研究了單層硫化鉬的低溫拉曼光譜,發(fā)現(xiàn)單層硫化鉬薄膜受溫度影響很小,晶格結(jié)構(gòu)低溫下比較穩(wěn)定。同時(shí)發(fā)現(xiàn)單層硫化鉬的電子濃度會隨著溫度升高而增大,且在溫度上升過程中,12)模式振動突然變?nèi)趸蛘呤?2)1模式振動突然變強(qiáng),這種異常的振動變化將影響單層硫化鉬場效應(yīng)晶體管的載流子輸運(yùn)性質(zhì)。3.探討場效應(yīng)晶體管器件性能以及硫化鉬載流子輸運(yùn)性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)隨著溫度升高器件閾值電壓降低,表明單層硫化鉬中的電子濃度隨溫度的升高而升高。在溫度為300 K時(shí),我們得到單層硫化鉬場效應(yīng)晶體管的遷移率為53 cm2.V-1.s-1是迄今為止報(bào)道的沒有高介電常數(shù)介質(zhì)層包覆的單層硫化鉬場效應(yīng)晶體管的最高遷移率;通過硫化鉬遷移率隨溫度變化關(guān)系分析,當(dāng)溫度下降到220 K以下時(shí),不僅由于界面中的存在的缺陷而引起的帶電雜質(zhì)庫侖散射,而且還與S原子在層間的振動對載流子的散射有關(guān)。當(dāng)溫度上升到220 K以上時(shí),影響遷移率大小的散射機(jī)制以聲子散射為主,而且以Mo原子與S原子在面內(nèi)振動的光學(xué)聲子散射為主導(dǎo)作用。
[Abstract]:Molybdenum sulfide (MoS) is a new two-dimensional material, which has attracted wide attention due to its unique structure and excellent properties. Because of its adjustable bandgap, molybdenum sulphide has a great potential for application in the field of optoelectronic devices. However, the large scale application of molybdenum sulfide can not be separated from the controllable growth of high quality materials. In this paper, the effects of growth conditions on the size, thickness and quality of two-dimensional molybdenum sulfide were studied systematically, focusing on the controllable growth of monolayer molybdenum sulfide and large area multilayer molybdenum sulfide. Then the photoluminescence properties and Raman spectra of the materials were studied at low temperature. Finally, a monolayer molybdenum sulfide field effect transistor was prepared, and the electronic test was carried out at low temperature. The carrier transport properties of molybdenum sulphide were studied by low temperature Raman spectroscopy. The specific research results are as follows: 1. The controlled growth of molybdenum sulphide monolayer and multilayer molybdenum sulfide in large area by chemical vapor deposition was studied. The effects of growth temperature and reaction source mass on the growth of molybdenum sulfide monolayer and multilayer molybdenum sulphide were studied. The molybdenum vulcanized monolayer with size above 50 渭 m and the area above 1 cm 脳 2 cm were obtained. The photoluminescence properties and Raman spectra of monolayer and multilayer molybdenum sulfide were investigated. The photoluminescence properties of molybdenum sulfide at different layers at room temperature show that the luminescence of molybdenum sulfide increases with the decrease of layer number, and the reasons for the enhancement of molybdenum sulphide monolayer are analyzed, and the variation of low temperature photoluminescence of molybdenum sulfide monolayer is studied. It is found that there are three kinds of excitons A exciton B exciton and a-exciton at low temperature and the low temperature Raman spectra of molybdenum sulphide monolayer are studied. It is found that the single layer molybdenum sulfide film is very little affected by temperature and the lattice structure is relatively stable at low temperature. It is also found that the electron concentration of molybdenum sulfide monolayer increases with the increase of temperature, and the mode vibration suddenly weakens or the 22 ~ (1) mode vibration suddenly weakens during the rise of temperature. This abnormal vibration change will affect the carrier transport properties of monolayer molybdenum sulfide field effect transistors. The properties of FET devices and the transport properties of molybdenum sulfide carriers are discussed. It is found that the electron concentration in molybdenum sulfide monolayer increases with the increase of temperature. At a temperature of 300K, we have obtained that the mobility of molybdenum sulfide field effect transistor is 53 cm2.V-1.s-1, which is the highest mobility of single layer molybdenum sulfide field effect transistor without high dielectric constant. Through the analysis of the relationship between molybdenum sulphide mobility and temperature, when the temperature drops below 220 K, the charged impurity Coulomb scattering is caused not only by the defects in the interface, but also by the Coulomb scattering. It is also related to the scattering of carriers by the vibration of S atoms between layers. When the temperature rises above 220 K, phonon scattering is the dominant scattering mechanism, and the optical phonon scattering of Mo atom and S atom vibrates in the plane is dominant.
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN386;TQ136.12

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