单层二硫化钼的制备及在器件应用方面的研究

二硫化钼(MoS_(2))作为一种新兴的二维半导体材料,它具有天然原子级的厚度以及优异的光电特性和机械性能,在未来超大规模集成电路中具有巨大的应用潜力.本文综述了我们课题组在过去几年中在单层MoS_(2)薄膜研究方面所取得的进展,具体包括:在MoS_(2)薄膜制备方面,通过氧辅助气相沉积方法,实现了大尺寸MoS_(2)单晶的可控生长;通过独特的多源立式生长方法,实现了4 in晶圆级大晶粒高定向的单层MoS_(2)薄膜的外延生长,样品显示出极高的光学和电学质量,是目前国际上报道的质量最好的晶圆级MoS_(2)样品;通过调节MoS_(2)薄膜的氧掺杂浓度,可以实现对其电学和光学特性的有效调控.在MoS_(2)薄膜器件与应用方面,利用制备的高质量单层MoS_(2)薄膜,实现了高性能柔性晶体管的集成,这种大面积柔性逻辑和存储器件显示出优异的电学性能;在集成多层场效应晶体管的基础上,设计,加工了垂直集成的多层全二维材料的多功能器件,充分发挥器件的组合性能,实现了“感-存-算”的一体化;制备了全二维材料浮栅存储器,实现了功耗低,可靠性好,且高度对称和线性度可调的突触权重输出的人工突触器件;通过引入结构域边界提高MoS_(2)基地面的电催化析氢反应(HER)催化活性等.我们在MoS_(2)薄膜的制备以及器件特性方面所取得的进展对于MoS_(2)的基础和应用研究均具有指导意义.