【摘 要】
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二硫化钼(MoS2)晶体厚度降低到单分子层后由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体,表现出优异的电学和光学性能,在二维光电器件等领域具有广阔的应用前景。虽然MoS2单分子层的
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二硫化钼(MoS2)晶体厚度降低到单分子层后由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体,表现出优异的电学和光学性能,在二维光电器件等领域具有广阔的应用前景。虽然MoS2单分子层的制备已有较多报道,但可控制备仍存在困难。本文针对目前制备方法存在的问题,提出了以MoS2固体粉末作为钼源,水蒸汽(H20)作为输运剂的化学气相输运(CVT)沉积法生长MoS2单分子层。研究发现,H20能够促进MoS2的生长。本论文研究了载气流量、H2O量、生长温度、生长时间、压力对MoS2单分子层的生长影响。研究发现,载气流量、H2O量的增加能够增加MoS2的成核密度;随着生长时间的延长成核密度增大,晶体尺寸增大,较长的时间(>120 min)基底出现腐蚀不利于分子层生长;低的生长温度(<900℃)不利于成核与晶体生长,较高的生长温度(900～1000℃)利于晶核的形成,而更高的温度却不利于晶体的生长;低的压力有利于获得大面积单分子层的生长。在掌握实验条件对MoS2单分子层生长影响规律的基础上,本论文对单分子层CVT法生长的机理进行了探讨,提出了生长机制。本论文最后部分开展了其他化学气相输运剂、晶核成核促进剂对MoS2单分子层生长影响研究。研究结果发现CVT法常用的输运剂碘(I2)却对MoS2几乎没有促进作用;氯化钠(NaCl)晶核促进剂可以促进MoS2单分子层的生长,但质量不高有待后续进一步研究。
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