大面积MoTe2薄膜的合成和晶相控制研究

摘要

自2004年石墨烯被偶然发现以来，新型的二维材料以其独特和优异的物理化学性质引起了极大的关注，在电学器件、光电子器件、能源存储、复合材料、催化、传感器等领域都有广泛的应用前景。除了石墨烯以外，过渡金属硫化物（TMDCs）是近些年来最受关注的一类新型二维材料。尽管对块状TMDCs的研究已经有几十年的历史，随着近年来对二维材料的制备方法和表征手段的研究不断深入，单层或少层的二维TMDCs越来越引起了科研工作者的兴趣。在过渡金属硫化物大家族中，关于二碲化钼（MoTe2）的研究还处于起步阶段，可控制备高质量的MoTe2是研究其性质与应用的基础，由于MoTe2自身的特性同时也是重点与难点。
　　本文研究了使用化学气相沉积来制备MoTe2薄膜的方法，通过控制生长过程中的实验条件实现了对MoTe2晶相的控制，可以在一个硅片上同时生长两种晶相的大面积MoTe2，也可以有选择地在整个硅片上生长1T’相或者2H相MoTe2薄膜。主要内容如下：
　　1、使用单温区管式炉在硅片上生长出了大面积的MoTe2薄膜。
　　2、生长过程中位于碲粉正上方总会生成1T’相MoTe2，而在陶瓷舟外侧的MoTe2则与降温速率有关，在慢速降温时会生成大面积2H相MoTe2，在快速降温时生长的是1T’-2H相MoTe2同质结。通过一系列的表征说明生长出的MoTe2薄膜均匀度和结晶性良好，晶相界面处没有明显的过渡层。
　　3、碲源和衬底之间的距离、碲粉的用量会影响碲蒸气的浓度，从而决定生长的MoTe2薄膜的晶相。通过将衬底正面朝下放置于碲源上游和下游的位置，成功地在整个硅片上生长出了单一晶相的MoTe2薄膜。

目录

声明

1 绪论

1.1 二维过渡金属硫化物概述

1.2 二维过渡金属硫化物的制备方法

1.3 二维过渡金属硫化物的应用

1.4 二碲化钼概述

1.5 二碲化钼的研究进展

2 实验仪器与表征方法

2.1 引言

2.2 实验仪器和耗材

2.3 表征方法

3 二碲化钼的制备

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

4 改进CVD法生长MoTe2研究

4.1 引言

4.2 衬底的位置对MoTe2生长的影响

4.3 碲粉的用量对MoTe2生长的影响

4.4 重叠放置硅片对MoTe2生长的影响

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表学术成果