二维硫化钼基原子晶体材料的化学气相沉积法制备及其器件

二维过渡族金属硫属化合物因其带隙具有强烈的层数依赖性而在电子器件方面具有广泛的应用前景。其中单层二硫化钼(MoS_2)是该系列材料中最典型的一种直接带隙半导体,它具有优异的光、电、磁、热和力学性能。二维MoS_2有望在光电探测、光伏器件、场效应晶体管、存储器件、谷电子和自旋器件、温差电器件、微纳机电器件和系统等方面得以广泛应用。化学气相沉积(CVD)法已成为制备二维过渡族金属硫属化合物如MoS_2、MoSe_2、WS_2和WSe_2等原子层薄膜的主要手段,尤其科学界利用CVD法对二维MoS_2材料进行了深入的制备探索,通过该方法制备的MoS_2薄膜在电子和光电器件方面已经有广泛研究。本文将从二维MoS_2的基本物性出发,详细介绍CVD法制备MoS_2的各种工艺过程,如热分解硫代硫酸盐法、硫化Mo(MoO_(3-x))薄膜制备法、MoO_(3-x)粉体与硫属前驱体气相合成法和钼箔表面直接硫化法,并介绍了基于MoS_2的二维异质结构筑方法。在制备材料的基础上,详细阐述了二维MoS_2在场效应晶体管、光电探测器、柔性电子器件以及异质结器件方面的应用,并展望了二维材料在半导体器件中的应用前景。

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。