超薄MoS2薄膜的CVD制備及表征.pdf

1、單層二硫化鉬帶隙為1.80-1.9eV，電子躍遷方式屬于直接躍遷。隨著二硫化鉬層數(shù)的增加，帶隙逐漸增加，并逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殚g接帶隙。由于超薄MoS2具有特殊的結(jié)構(gòu)、電學(xué)和光學(xué)特性，因此被廣泛應(yīng)用于各種設(shè)備中。目前國(guó)內(nèi)外制備超薄MoS2薄膜方法主要包括剝離法、鋰離子插層法、物理氣相沉積法、化學(xué)氣相沉積法等，但是大面積高質(zhì)量的超薄MoS2薄膜的制備依然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。本研究使用類CVD法一步制備得到超薄MoS2薄膜，操作簡(jiǎn)單，并分別使用XRD、

2、AFM、熒光光譜儀、I-V曲線測(cè)試對(duì)所制備的薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、形貌、電子結(jié)構(gòu)和輸運(yùn)性能進(jìn)行表征。研究基底擺放角度、加熱電壓、加熱時(shí)間以及反應(yīng)物量對(duì)MoS2薄膜的結(jié)構(gòu)，對(duì)最佳條件下制備的MoS2薄膜的形貌及光學(xué)和電學(xué)性能進(jìn)行了相關(guān)研究。
　　第一章首先對(duì)本文的研究背景進(jìn)行了介紹。介紹了過(guò)渡金屬硫化物、MoS2，特別是超薄MoS2薄膜的結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性質(zhì)、應(yīng)用以及常見(jiàn)的制備方法。
　　第二章描述了常見(jiàn)的半導(dǎo)體薄膜表征技術(shù)，如X射線

3、衍射儀、原子力顯微鏡、熒光光譜、輸運(yùn)性能測(cè)試的工作原理和儀器結(jié)構(gòu)。
　　第三章給出了實(shí)驗(yàn)中所用到的儀器和材料，介紹了實(shí)驗(yàn)過(guò)程。
　　第四章分析了不同制備條件對(duì)薄膜晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、厚度分布等的影響。并且測(cè)量了超薄MoS2薄膜的I-V特性曲線，研究了薄膜的輸運(yùn)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本實(shí)驗(yàn)條件下當(dāng)硅片基底與水平面夾角為0.06°時(shí)所得到的薄膜表面條紋均勻分布。薄膜的結(jié)晶度則受到加熱電壓加熱時(shí)間的控制，7V電壓下加熱0.003g反應(yīng)

4、物90s時(shí)，MoS2薄膜結(jié)晶度最好、厚度最薄。最終我們確定了最佳實(shí)驗(yàn)條件是硅片傾角0.06°、加熱電壓7V、加熱時(shí)間90s、反應(yīng)物重量0.003g條件，在此條件下薄膜表面光滑，顆粒分布均勻。使用405nm的激光照射最佳條件下制備的樣品時(shí)，PL圖譜中在1.79 eV、1.74 eV和1.68 eV附近處出現(xiàn)三個(gè)峰，分別對(duì)應(yīng)于A1、B1直接激子躍遷以及多層MoS2的間接躍遷。薄膜厚度越薄，熒光強(qiáng)度越強(qiáng)。但是同一塊薄膜表面厚度并不是固定的，沿