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、電學和光學特性，因此被廣泛應用于各種設備中。目前國內(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，操作簡單，并分別使用XRD、

2、AFM、熒光光譜儀、I-V曲線測試對所制備的薄膜的晶體結(jié)構、形貌、電子結(jié)構和輸運性能進行表征。研究基底擺放角度、加熱電壓、加熱時間以及反應物量對MoS2薄膜的結(jié)構，對最佳條件下制備的MoS2薄膜的形貌及光學和電學性能進行了相關研究。
　　第一章首先對本文的研究背景進行了介紹。介紹了過渡金屬硫化物、MoS2，特別是超薄MoS2薄膜的結(jié)構、物理化學性質(zhì)、應用以及常見的制備方法。
　　第二章描述了常見的半導體薄膜表征技術，如X射線

3、衍射儀、原子力顯微鏡、熒光光譜、輸運性能測試的工作原理和儀器結(jié)構。
　　第三章給出了實驗中所用到的儀器和材料，介紹了實驗過程。
　　第四章分析了不同制備條件對薄膜晶體結(jié)構、表面形貌、厚度分布等的影響。并且測量了超薄MoS2薄膜的I-V特性曲線，研究了薄膜的輸運性能。實驗結(jié)果表明本實驗條件下當硅片基底與水平面夾角為0.06°時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間的控制，7V電壓下加熱0.003g反應

4、物90s時，MoS2薄膜結(jié)晶度最好、厚度最薄。最終我們確定了最佳實驗條件是硅片傾角0.06°、加熱電壓7V、加熱時間90s、反應物重量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，PL圖譜中在1.79 eV、1.74 eV和1.68 eV附近處出現(xiàn)三個峰，分別對應于A1、B1直接激子躍遷以及多層MoS2的間接躍遷。薄膜厚度越薄，熒光強度越強。但是同一塊薄膜表面厚度并不是固定的，沿