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衬底对CVD制备MoS2和WS2的影响

发布时间:2020-12-24 09:56:47 浏览量:730 作者:Leaf

摘要

化学气相沉积法(CVD)生长的二维材料已被广泛用于研究和应用。不同的衬底会对生长的二维材料产生影响,使它们的形态,晶体

质量,光学性能等被改变。云南大学杨鹏教授课题组研究了衬底对CVD生长MoS2和WS2的影响。本文主要使用SiO2/Si,Si,石英作为衬

底生长二维材料。

正文


化学气相沉积法(CVD)生长的二维材料已被广泛用于研究和应用。不同的衬底会对生长的二维材料产生影响,使它们的形态,晶体

质量,光学性能等被改变。云南大学杨鹏教授课题组研究了衬底对CVD生长MoS2和WS2的影响。本文主要使用SiO2/Si,Si,石英作为衬

底生长二维材料。


形态&晶体质量


如上图a所示,SiO2 / Si衬底上的CVD生长的MoS2具有规则的三角形形状,具有清晰的分层结构,说明了合成了不同层数的MoS2。d

是在Si衬底上生长的MoS2,图中只能看到针状纳米棒的合成。



接着用PTCDA处理了SiO2/Si,Si,PTCDA充当CVD外延生长的成核中心,并有助于在这两种基底上获得相对较大的二维MoS2。但

是图2b,e所示的MoS2结晶性不好,因为没有观察到明显的层状结构和规则形状。



如上图是O2等离子体处理的SiO2/Si,Si,O2等离子体激活了基底表面上的原子,正如图2c所示,在SiO2 / Si上生长的MoS2表现出更

加无序的结构。如图f所示,Si基底尺寸小,在O2等离子体清洗后,二维MoS2结晶良好。


光学性能


如上图是生长在不同衬底上的MoS2和WS2的WS2的 PL光谱。可以看出长在Si基底上的二维材料的PL信号都很弱,可能是因为Si本身

是半导体,MoS2 / WS2中的电子一旦被激发就更容易逃逸,并且不会复合,那意味着对于PL来说,从激子复活中获取的能量少。而

且,长在SiO2/Si基底上的MoS2/WS2比长在石英玻璃上的有更强的PL.这可能是由于石英的透明度,如下图所示。二维材料-衬底界面

间的反射可以延长入射光激发PL的路径。相反,透明的石英玻璃能允许大量入射光穿过它,因此,只能利用很少的入射光。


拉曼mapping


接下来为了进一步研究样品的晶体质量,对MoS2和WS2进行了拉曼成像测试。图5a,d清晰地展示了生长在石英玻璃上的MoS2/WS2

比生长在其他基底上半峰宽FWHM大,这表明生长的二维材料的晶体质量不均匀。石英上生长的样品均匀性较差是由非晶质衬底和

MoS2/WS2之间的不匹配引起的,这会使得材料-基底的边界产生缺陷。然后正如图b所示,与WS2相似(图e,f),在SiO2 / Si上生

长的MoS2的半峰宽FWHM略小于在Si上的。这个现象表明SiO2/Si基底具有比其他两种基底更高质量生长二维MoS2/WS2的能力。



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