硫粉气化温度对制备WS2薄膜的影响

采用熔融盐辅助化学气相沉积(CVD)法在蓝宝石(Al_2O_3)衬底上制备WS_2薄膜,改变硫粉的气化温度(750~800℃),探寻其对WS_2薄膜生长的影响,为制备出大面积WS_2薄膜提供理论依据。采用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和拉曼(Raman)光谱对WS_2薄膜的形貌、结晶性和厚度进行分析。800℃时,WS_2薄膜平均边长可达310μm,Raman特征峰的波数差为64.60 cm~(-1)(单层)。随着硫粉气化温度的升高,WS_2薄膜的生长经历了形貌及尺寸的转变,这表明在沉积过程中,硫粉引入时机对WS_2薄膜的形核、生长至关重要,适当的气化温度可以制备出尺寸较大、结晶性能良好的WS_2薄膜。

磁控溅射WS_2薄膜的制备工艺及其性能

采用孪生中频磁控溅射的方法在低温条件下制备了WS2薄膜,利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDX)、显微硬度仪、划痕仪和球盘式摩擦磨损试验机对薄膜的物相结构、微观形貌以及摩擦学性能进行了研究。结果表明:所制备的WS2薄膜呈现出明显的(002)晶面择优生长,S/W原子比1.52,在大气环境中摩擦系数可低于0.01,载荷与转速对薄膜的摩擦系数影响显著,在一定范围内加大载荷和提高转速都会增大其摩擦系数。

基底温度对脉冲激光沉积WS_x薄膜组织结构和摩擦学性能的影响

采用脉冲激光沉积法(PLD)在不同温度单晶硅基底上制备了WSx固体润滑薄膜.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对薄膜的成分、形貌和微观结构进行了分析,采用球-盘式磨损试验机测试了薄膜在大气环境下(相对湿度50%～60%)的摩擦学特性.结果表明:室温下所获得的薄膜为微晶结构;在RT～300℃范围内,随着温度的升高,薄膜表面趋于光滑、致密,且形成晶态WSx的趋势逐渐增大,薄膜与基底间的结合力增大,但薄膜中S和W的含量之比(S/W比)从1.84逐步下降到1.49.薄膜的摩擦系数在RT～200℃范围内与其S/W比呈反比关系,在300℃条件下,薄膜中形成了大量的WS2晶体,摩擦系数最低且耐磨性能也最好.

纳米二硫化钨和二硫化钼薄膜制备方法概述

二硫化钨和二硫化钼作为新型的优质固体润滑材料,具有很高的实用价值,国内外许多学者就二硫化钨和二硫化钼薄膜的性能及其结构的理论进行了研究。本文对纳米二硫化钨和二硫化钼薄膜的几种主要制备方法进行了一个系统的总结和论述,并进行了对比,为实验室实际操作提供一个参考。

限制空间法制备大尺寸单层二硫化钨薄膜

采用一种限制空间的化学气相沉积方法,在整个SiO_2(300 nm)/Si衬底上制备出了大面积、大尺寸、高质量的单层WS_2薄膜,薄膜尺寸随生长时间可控,最大尺寸可达500μm。利用光镜、原子力显微镜(AFM)、荧光、拉曼以及XPS等手段对所得的单层WS_2样品进行了表征。结果表明:限制空间方法可以很好地对两种源粉的比例进行调控,制备的单层WS_2薄膜样品以三角形为主导,有着清洁的表面、均匀的荧光和拉曼强度分布,以及较高的单晶质量。限制空间化学气相沉积方法操作简单,可控性与可重复性高,可以为其他过渡金属硫属化合物单层薄膜材料的大面积、大尺寸、高质量生长提供借鉴。

WS_x薄膜的脉冲激光沉积可控制备

采用脉冲激光沉积法(PLD)在单晶硅基底上制备了WSx固体润滑薄膜。利用X射线能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对薄膜的成分、形貌和微观结构进行了分析,采用球盘式磨损试验机在大气(相对湿度为50%～55%)环境下评价薄膜的摩擦学特性。结果表明:薄膜中S和W的原子数分数比(简称S/W比)在1.05～3.75之间可控,摩擦系数为0.1～0.2;S/W比高于2.0时薄膜成膜质量和摩擦系数显著恶化。正交试验法得出影响薄膜S/W比的因素主次顺序分别是气压、温度、靶基距和激光通量;最优工艺参数是温度150℃、靶基距45mm、激光通量5J/cm2、气压1Pa,可获得结构致密、成分接近化学计量比的WSx薄膜。

类石墨烯二硫化钨薄膜的化学气相沉积法制备及其应用

类石墨烯过渡金属硫属化合物如Mo S2、WS2、Mo Se2、WSe2等因为具有层数依赖的带隙结构而受到了广泛关注。尤其是本征态的WS2为双极性半导体,它同时具有n型和p型电输运特性,有望在电子电路、存储器件、光电探测和光伏器件方面得以广泛应用。近年来,化学气相沉积技术已经被广泛用于制备大面积二维硫属化合物(如Mo S2,Mo Se2,WS2和WSe2)原子层薄膜。目前关于其他二维材料体系的综述文献介绍较多,但是针对WS2介绍的综述文献还鲜有报道。因此,本文综述了类石墨烯WS2薄膜的化学气相沉积法制备和相关器件的国内外研究进展,讨论了WS2薄膜的化学气相沉积法制备机理及生长因素如硫粉含量、载气的成分、反应温度、基底材料等对薄膜成膜质量的影响,介绍了WS2薄膜在晶体管、光电器件及与其他二维材料构成的异质结构器件的最新研究成果,并对可能存在的问题进行了分析和述评。