PECVD製造二維納米二硫化鎢

在二維過渡金屬硫化物中，單層納米二硫化鎢是典型三明治層狀結構，由於其層間相對較弱的范德華力，也可以剝離成單層或少層數的納米片，被認為是除石墨烯之外的另一種相當重要的二維納米片材料，具有獨特的物理、化學和電學特性。

目前，針對過渡金屬硫族化合物的製備，採用化學氣相沉積法進行合成，針對二硫化鉬的研究較多，雖然二硫化鎢與二硫化鉬結構相同，但由於二硫化鎢製備溫度比二硫化鉬更高，製備視窗更窄，因此傳統的化學氣相法難以製備，也因此，二硫化鎢的價格居高不下。

PECVD法即等離子體增強化學氣相沉積法，其中產生的等離子體溫度不高，但其內部卻處於受激發的狀態，其電子能量足以使分子鍵斷裂，並導致具有化學活性的物質產生，使本來需要在高溫下才能進行的化學反應，當處於等離子體場中時，由於反應氣體的電啟動作用而大大降低了反應溫度，從而在較低的溫度下甚 至在常溫下就能在基片上形成固態薄膜。那麼，該方案製備二維納米二硫化鎢是否可行？

採用雙溫場滑軌等離子PECVD系統，將石英管內通入一定量的氬氣排除空氣；後將一定尺寸處理好的SiO₂/Si基板置於放有一定品質六羰基鎢粉末的船型容器的正上方，將放有一定品質硫粉的容器置於管式爐的前一溫區中，再將放有六羰基鎢的瓷舟放于管式爐的後一溫區(其中硫粉用量是500mg，六羰基鎢與硫粉的品質比為1～3:100。1：100品質比能得到雙層二硫化鎢，3：100品質比能得到三層二硫化鎢)。繼續通入10min，10～20sccm的氬氣後，將管式爐內壓強調至133.29Pa，將等離子體能量設置為100-400W，將第一加熱區升溫到160℃，第二加熱區升溫至200℃，升溫時間為20分鐘。在兩溫區都升溫完畢後，改通10sccm氬氣，5sccm氫氣。 反應10min，降至室溫，得到二維硫化鎢薄膜材料。

採用等離子體增強化學氣相沉積法製備二維納米二硫化鎢，可大大降低了反應溫度。製備得到的二維二硫化鎢薄膜材料在二次電池、場效應電晶體、感測器、有機電致發光、電存儲等光電子器件領域具有很好的應用。

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