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单层二硫化钼是一种新型二维半导体材料,具有优异的力学、电学和光学等性质,是当前纳米材料研究领域的热点之一,但是还有很多暂不了解的性质和没有解决的问题,如单层二硫化钼的化学气相沉积生长机理、单层二硫化钼和金属之间的接触电阻以及制备超短沟道单层二硫化钼场效应晶体管等。针对这些问题,本论文主要研究单层二硫化钼的化学气相沉积法制备、单层二硫化钼的相变以及亚10纳米沟道二硫化钼器件的制备。以三氧化钼粉末和硫粉作为前驱物,在氩气气氛中通过化学气相沉积法制备出了大量的大尺寸单层二硫化钼。二硫化钼的生长结果受前驱物的量影响很大:当硫的量增多时,二硫化钼尺寸增大,但是增大到一定程度后就保持不变;当三氧化钼的量增多时,二硫化钼尺寸和覆盖率均增大,同时中间产物也会越来越多。生长温度越高,二硫化钼尺寸越大,但是温度高于最佳生长温度后,单层二硫化钼上会出现多层的区域。此外,基底的浸润性也会影响生长结果。最后我们在一种多鳍基底上进行化学气相沉积法的生长,得到了沿着多鳍基底表面生长的单层二硫化钼。通过拉曼光谱、透射电子显微镜和电学性能的表征验证了碘化钾溶液可以使化学气相沉积法制备的单层二硫化钼发生相变。对比多种盐溶液对二硫化钼的影响,发现二硫化钼发生相变是碘负离子和二硫化钼晶格缺陷共同造成的。此外,还发展出了一种无胶转移二硫化钼的方法,并且用这种方法制备出悬空二硫化钼作为样品进行了透射光谱的表征。使用水平阵列单壁碳纳米管作为金属沉积的掩膜,获得了具有纳米间隙的金属电极。统计结果显示,制备过程中各项工艺参数对纳米间隙大小的影响很小,所以这种方法具有很大的工艺窗口。基于这种纳米间隙电极,制备出了亚10纳米沟道二硫化钼场效应晶体管,开关比约10~7,亚阈值摆幅约120 mV/dec,迁移率约17.4 cm~2/V?s,漏致势垒下降约140 mV/V,显示出了良好的短沟道效应免疫能力。最后,基于深宽比1:1多鳍基底上的二硫化钼,制备了多鳍二硫化钼场效应晶体管,相比平面二硫化钼场效应晶体管,电流密度提升了1倍。