化學(xué)氣相沉積制備二硫化鉬及三氧化鉬納米片.pdf

1、二硫化鉬納米片(MoS2 Nanosheets)作為一種二維層狀納米材料，由于其具有優(yōu)異的半導(dǎo)體性能，有可能成為硅的替代者而引起了納米電子學(xué)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。MoS2納米片獨(dú)特的微觀(guān)結(jié)構(gòu)和良好的光致發(fā)光、氣體傳感、可見(jiàn)光催化以及電學(xué)等性能使得其在微電子器件和光電子器件上有著廣闊的應(yīng)用前景。然而,目前各種MoS2納米片的制備方法都存在一定的不足,不能同時(shí)滿(mǎn)足制備出尺寸大、質(zhì)量好、精確控制薄膜的層數(shù)、容易轉(zhuǎn)移到其它基體、成本低等需求。MoS2

2、納米結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)過(guò)程比較復(fù)雜，和生長(zhǎng)因素密切相關(guān)，實(shí)現(xiàn)MoS2納米片的可控生長(zhǎng)和理解化學(xué)氣相沉積反應(yīng)動(dòng)力學(xué)還有很多工作要做。同時(shí)基于MoS2納米片的器件也僅限實(shí)驗(yàn)室制備、研究階段。
　　過(guò)渡族金屬氧化物也是二維層狀材料的一種，而其中MoO3也占了一席之地。MoO3納米片的層狀結(jié)構(gòu)以及電子結(jié)構(gòu)使其同樣具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，尤其在電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)、機(jī)械等性能上更為突出。正交晶相 MoO3（α-MoO3）更是廣泛應(yīng)用于薄膜器件和氣

3、體傳感器。目前主要采用氣相沉積MoO3粉末來(lái)制備MoO3納米片，且制備的MoO3納米片尺寸不均勻，質(zhì)量也不高。因此，本文采用化學(xué)氣相沉積(chemical vapor deposition,簡(jiǎn)稱(chēng) CVD)的方法，以三氧化鉬粉末（MoO3）和硫粉（S）為先驅(qū)體，在硅基體（Si）上沉積了MoS2納米片，再將沉積的MoS2納米片進(jìn)行退火，將得到的MoO3納米片與Si基體上氣相沉積的MoO3微片對(duì)比，發(fā)現(xiàn)MoS2氧化生成的MoO3片厚度更小。<

4、br>　　本文采用低壓CVD的方法，通過(guò)改變沉積溫度、S源的熱蒸發(fā)速率等參數(shù)條件來(lái)控制基體上所沉積的MoS2納米片的質(zhì)量，并且初步探討了MoS2納米片的生長(zhǎng)機(jī)理。通過(guò)選用不同的制備方式和改變MoS2納米片在空氣中的退火時(shí)間來(lái)控制所制備的MoO3納米片的質(zhì)量。采用掃描電子顯微鏡（SEM）、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）、原子力顯微鏡（AFM）、X射線(xiàn)衍射儀（XRD）、X射線(xiàn)光電子能譜（XPS）、拉曼光譜儀（Raman）等研究了所制備的

5、MoS2納米片、MoO3納米片及MoO3微片的微觀(guān)形貌、相結(jié)構(gòu)及成分，并測(cè)試了MoS2納米片的光致發(fā)光（PL）特性。結(jié)果表明：
　　在100 Pa的壓力下和100 sccm的Ar氣作載氣保護(hù)下：
　　1、750℃時(shí)在單溫區(qū)管式爐中保溫15 min并且采用雙通小石英管和隔熱塞的條件下制備的MoS2納米片質(zhì)量更好；單溫區(qū)管式爐制備的MoS2納米片表面光滑，幾乎都斜插式地覆蓋在整個(gè)Si基體的表面上，主要沿著(108)晶面生長(zhǎng)。

6、r>　　2、采用單溫區(qū)管式爐時(shí)，隨著Si基體與S源距離的增加，MoS2納米片的厚度和尺寸也隨之變化，樣品中二氧化鉬含量略有增加，并且MoS2納米片在可見(jiàn)光范圍有明顯的光致發(fā)光峰。
　　3、在同樣的參數(shù)條件下，采用雙溫區(qū)管式爐能夠制備出更薄、質(zhì)量更好的MoS2納米片，并且采用雙溫區(qū)管式爐制備的MoS2納米片純度更高，結(jié)晶性更好，幾乎都平鋪在Si基體表面上。
　　4、所制備的MoO3納米片具有較高的純度和結(jié)晶度，并且不同的退火時(shí)