制备大面积单层二硫化钨和二硫化钼

作为21世纪高科技产业,半导体工业的高速发展已经远远超过传统的钢铁工业与汽车工业。硅材料是半导体工业的基石,但是随着集成度的不断增加,尺寸缩小将主要引起器件漏电与静态功耗密度增加等问题。近来,过渡金属硫族化合物,尤其是作为代表的二硫化钨与二硫化钼,因其优越的电学、光学、 力学性质,和石墨烯一样作为一种有潜力的后硅时代的材料,迄今为止引起了科学界的广泛关注。

然而,现有的一般化学、物理法难以制备出厚度仅为几个原子层的二硫化钨或二硫化钼。目前制备单层二硫化钨或二硫化钼的方法主要有机械剥离法、液相 剥离法和以惰性非金属材料为生长基体的化学气相沉积法。前两种方法产量小,效率低,重复性差,不能大面积得到单 层二硫化钨与二硫化钼。相比于前两种方法,传统的化学气相沉积法由于范德华外延生长机制,所得材料的层数可控性差,难以获得大面积均一的单层材料,并且材料晶粒尺寸小,存在大量的硫原子空位等结构缺陷,导致其载流子迁移率 低。因此,获得大面积单层结构一直是进一步应用二硫化钨和二硫化钼材料的基础,更是技术难题。

制备大面积单层二硫化钨和二硫化钼图片

为了能制备大面积单层二硫化钨和二硫化钼结构,有研究人员采用分步气相法。该方法能在100平方厘米的衬底上制备出均匀的单层二硫化钨和二硫化钼,其操作内容如下:

先用化学气相沉积、溅射法或热蒸发等方法在尺寸为1平方厘米到100平方厘米的硅、二氧化硅、碳化硅、三氧化二铝或二氧化钛等衬底上沉积厚度为2纳米到50纳米金属钨或钼的氧化物薄膜,或者钼与钨的混合氧化物薄膜,沉积温度为100℃到500℃,沉积时间为10分钟到24小时;再将沉积有氧化物薄膜的衬底在惰性气体或氢气气氛下与单质硫进行高温反应,反应温度为550℃到1100℃,反应气压为1毫巴到1巴,反应时间为30秒到10分钟,自然冷却后得到大面积单层二硫化钨或二硫化钼结构。

采用分步气相方法制备,具有反应简单,可控性好,能在100平方厘米的衬底上制备出均一、稳定的单层二硫化钨和二硫化钼。

 

 

微信公众号

 

钨钼视频

月初国内钨价暂稳运行,因现货市场资源目前仍处于偏少区间,商家多表现出惜售挺价意向,但需求面并没有明显好转,市场成交高位疲软,观望情绪偏多,钨市行情......

 

钨钼音频

月初国内钨价暂稳运行,因现货市场资源目前仍处于偏少区间,商家多表现出惜售挺价意向,但需求面并没有明显好转,市场成交高位疲软,观望情绪偏多,钨市行情......