二硫化钼的制备及其功能器件研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文二硫化钼的制备及其功能器件研究论文作者：马浩学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：微电子与固体电子学指导教师：杨瑞霞职称：教授资助基金项目：天津市自然科学基金重点项目(NO.15JCZDJC37800)河北省自然科学基金项目（NO.F2014202184）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMicroelectronicsandSolid-stateElectronicsRE

2、SEARCHONPREPARATIONOFMOS2ANDITSFUNCTIONALDEVICESbyMaHaoSupervisor:ProfessorYangRuixiaMay2017ThisworksupportedbytheTianjinProvinceNaturalScienceFoundationofChina(NO.15JCZDJC37800),andHebeiProvinceNaturalScienceFoundationofChina(NO.F2014202184).原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在

3、导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编

4、入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要MoS2是一种具有类石墨烯结构的二维层状半导体材料，具有可调控的天然带隙结构。单层MoS2由于二维量子限域效应，展现出与体材料不同的光、电性质，在光学、电学等领域拥有重大应用前景，受到了研究人员的广泛关注。本文围绕MoS2材料的可控制备和应用方面，进行了如下研究：通过微机械剥离法制备了不同层MoS2，使用拉曼光谱和光学显微镜对产物层数进行了表征。获得的单层MoS2产

5、物尺寸较小，多为几微米到十几微米。通过高温硫化法制备了高纯度MoS2纳米片，使用XRD、拉曼光谱仪、SEM对其成份、结晶质量以及形貌特征进行了表征。获得的MoS2纳米片，厚度约为10nm，横向尺寸为90-150nm。在研究不同温度参数对MoS2纳米片产物的影响过程中，发现制备温度越高，MoS2纳米片结晶质量和分散性越好，尺寸越大。通过化学气相淀积方法制备了层状MoS2，通过光学显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱对其层数和结晶质量进行了表征。获得的MoS2产物为单层，尺寸为几十到几百微米。研究了衬底预处理、衬底摆放、生长温度及时间对Mo

6、S2产物的影响，发现对衬底进行稀HF腐蚀，能够提高MoS2成核点密度，衬底斜置有利于MoS2均匀化生长，生长温度和时间在750℃和15分钟为宜。制备了基于MoS2纳米片的传感器件，对其光敏和气敏特性进行了研究。结果表明，MoS22纳米片对绿光响应度更高，红光次之，器件对绿光的探测下限为12.7mW/cm；对甲醇和乙醇两种有机气体均有较高的灵敏度和响应/恢复速度，气体分子能够在MoS2表面形成较强吸附并向MoS2提供电子，导致其费米能级向导带靠近，载流子电子浓度升高，MoS2材料电导率增大。使用光刻和金属蒸镀工艺，制备了单层MoS2

7、背栅结构场效应晶体管，电极材料分别为Al和Au，使用半导体参数仪对其性能进行了测试。研究了Al和Au电极对晶体管性能的影响，发现Al、Au两种金属与半导体分别形成了肖特基接触和欧姆接触，器件总电阻为108Ω和106Ω，迁移率分别为0.04cm2/VS和1.02cm2/VS，开关电流比均为103，说明Au较Al金属而言，更适合作为MoS2基器件的接触电极。关键词：MoS2材料制备光敏特性气敏特性场效应晶体管IABSTRACTMolybdenumdisulfide(MoS2)isakindoftwo-dimensionallayere

8、dsemiconductormaterialwithgraphene-likestructure,andithasanaturalturningband-gap.Owningtothequantumconfinementeffect,thesing