編號：FTJS09794
篇名：枝晶WS2/單層WS2薄膜的CVD可控制備與表征
作者：張鑫 沈俊 湛立 崔恒清 葛炳輝 武傳強
關(guān)鍵詞： WS2 化學(xué)氣相沉積 同質(zhì)結(jié) 形貌演化 生長機理 場效應(yīng)晶體管
機構(gòu)： 重慶交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院 南京大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院 安徽大學(xué)物理科學(xué)與信息技術(shù)研究所
摘要： 二硫化鎢(WS2)由于具有可調(diào)的帶隙、強的光-物質(zhì)相互作用、較高的載流子遷移率等性質(zhì),在光電子器件領(lǐng)域具有較為廣泛的應(yīng)用。本文通過常壓化學(xué)氣相沉積(CVD)法,以硫粉和過渡金屬氧化物為前驅(qū)體,在SiO2/Si上生長了枝晶WS2/單層WS2同質(zhì)結(jié)。在襯底上將樣品的形貌演化分為了4個區(qū)域:疊加生長區(qū)(Ⅳ)、樹枝狀WS2生長區(qū)(Ⅲ)、六角狀WS2生長區(qū)(Ⅱ)和無明顯形貌區(qū)(Ⅰ)。采用光學(xué)顯微鏡、原子力顯微鏡、拉曼光譜、光致發(fā)光光譜、透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡等測試手段系統(tǒng)比較了所制備枝晶WS2/單層WS2在襯底上數(shù)量、形貌、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的不同。研究發(fā)現(xiàn)枝晶WS2形貌的不同影響了實際缺陷濃度,從而影響了拉曼特征峰位置。利用原子吸附模型和S、W蒸氣比的變化解釋了形貌演化的生長機理。此外,基于枝晶WS2/單層WS2制備的背柵式場效應(yīng)晶體管(FET)光響應(yīng)率為46.6 mA/W,響應(yīng)時間和恢復(fù)時間達到了微秒級別,性能優(yōu)于大多數(shù)CVD法制備的單層WS2背柵式場效應(yīng)晶體管(WS2-FET)。這一工作有助于進一步加強對二維薄膜材料可控生長的理解,對制備大面積、高質(zhì)量的枝晶型結(jié)構(gòu)具有一定參考價值。
