硫化钼薄膜的CVD制备与磁场调控等离子体掺杂的研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sck1028
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
二维过渡金属硫族化合物(TMDs)由于天然的带隙、层状特性和优异的电学性能,近年来被国内外学者广泛研究。硫化钼(MoS2)是TMDs材料中研究最早的材料之一,单层MoS2薄膜仅原子层厚并表现出1.8eV的直接带隙。MoS2薄膜优异的机械延展性、光学电学特性以及催化性能,使其在各个领域内都受到广泛的关注。实现MoS2薄膜高质量大面积制备和有效低损伤的p型掺杂是实现其实际应用的基础。
  在众多制备MoS2薄膜的方法中,化学气相沉积(CVD)法由于其简便廉价和高度可控的特点,成为制备MoS2薄膜最主要的方法之一。但是通过调节反应源的剂量、气体压强、气流量和反应温度等参数的传统CVD方法,在生长大面积MoS2薄膜上显得捉襟见肘。本文中采用“倒扣”CVD法,在反应源钼源中添加卤素盐(主要是NaCl),生成钼的氯氧化物来降低钼源的熔点,提高钼源的蒸气压以及反应速率,来实现大面积MoS2薄膜的制备。同时,针对在反应过程中生成的MoS2会覆盖在钼源上,阻碍反应进行的持续性问题。本文提出了将“倒扣”法中的载片替换为钼片,通过形成Mo、MoO3和MoS2的体系,利用Mo微弱的还原性,使反应能够持续进行,促使薄膜长大,获得了尺寸大、密集度高的MoS2薄膜。
  离子注入掺杂方法因其高效性和可控性而广泛应用于硅基器件和电路的制备中。在等离子体掺杂TMDs薄膜的研究中,由于TMDs薄膜厚度在原子层级,实现低损伤掺杂成为近年来的一个重要研究方向。本文研究了一种在环形磁场下氮等离子体掺杂MoS2薄膜的方法,来实现MoS2薄膜的p型掺杂。首先通过第一性原理计算,发现氮等离子体中对MoS2薄膜造成损伤的主要是N+离子。从理论上分析了通过调节射频电源电压和功率,控制等离子体功率密度,控制氮等离子体中N+离子和N2+离子的浓度的可行性。并从实验上成功实现了双层MoS2薄膜低损伤的p型掺杂。采用AFM、Raman光谱、PL光谱和XPS谱分析表征了氮等离子体功率对等离子体成分和有效p型掺杂的影响。制备了p型场效应晶体管,获得的空穴迁移率为μh-FE=24.32cm2V-1s-1,阈值电压为-2.6V,电流开关比为105。
其他文献
随着水声技术的发展,声压水听器备受关注,尤其是在军事领域中扮演重要角色,对水听器的主要要求开始趋向于低频、小尺寸、高灵敏度、较宽的工作带宽、无指向性。在本文中,研究了纵振复合棒式水听器和弯张类圆柱形水听器两种声压水听器,采用锆钛酸铅(PZT-4)作为敏感元件。  首先,介绍水听器的分析方法。先利用等效电路法推导出纵振复合棒式水听器的理论模型,从而推导出接收灵敏度、导纳关于频率f的函数表达式。再介绍
学位
近年来,随着全球能源和环境问题日益加剧,无污染、高性能介电储能材料的研发已成为电子电气领域的研究重点之一。NaNbO3是一种无铅反铁电功能材料,对其储能特性的调控有望使其在脉冲功率设备中得以应用。本论文以NaNbO3作为研究对象,通过SrY0.5Nb0.5O3掺杂、Bi3+改性,从结构调控和弛豫增强两方面研究了掺杂改性和制备工艺对NaNbO3陶瓷物相组成、显微结构、介电特性、击穿性能和储能特性的影
学位
现代战争中,机载和舰载武器装备平台在雷达探测中的隐身能力越来越重要。随着相控阵雷达的广泛应用,相控阵雷达中的阵列天线已成为整个隐身平台雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)的主要成分,且相较于一般物体,天线有更为复杂的散射特性,其带内隐身设计非常困难,因此对阵列天线进行散射分析以及隐身设计具有重要意义。  Vivaldi天线由于其易加工性、机械可靠性、工作频带宽且易于与其他
学位
电热材料是一种将电能转换成热能的材料,在航空航天器设备保温、输送管道防冻以及民用电暖等方面已经得到了广泛应用。在众多电热材料中,有一类材料不仅有着将电能转换成热能的能力,同时还有具有正温度系数(PTC)效应,即它们的电阻率会随温度上升而迅速增大,可以实现自限温加热。这类PTC效应自限温电热材料无需外加控温电路,与传统电热材料相比有更高的可靠性和更低的制作成本。在常见的PTC材料中,聚合物基导电复合
高能射线探测器需要材料具有较大的原子序数,能够有效地阻挡高能射线并吸收其能量,并且需要材料具有较高的载流子迁移率和较高的电阻率来保证低的探测噪声和高的灵敏度,CsPbBr3作为新兴的高能射线探测材料,凭借大的禁带宽度、高的平均原子序数及高的电阻率和载流子迁移率,引发广泛的研究热潮。本文主要的研究内容分为三个方面,首先通过改进的双温区电控梯度法生长高质量的CsPbBr3单晶并对质量进行表征,其次制备
太阳能热光伏(STPV)系统利用光谱调控模块实现太阳辐射能量的选择吸收再发射,可以大幅提高光伏电池的能量转换效率,在光电能量转换方面得到了广泛的关注。本文聚焦于STPV系统光谱调控模块中选择吸收器与选择发射器的结构优化设计,分别采用多层薄膜结构与二维光子晶体结构实现应用于光谱调控模块的性能优化,获得的主要研究结论概括如下:  探讨了多层膜系中介质膜对于下层反射率的影响,设计了一种减反层与增反层组合
学位
吸收剂是吸波材料电磁波吸收性能的主要来源,随着吸波材料在军事和民用领域的广泛应用,获得更高性能的吸收剂以构建吸收带宽大、吸收能力强、重量轻、厚度薄的吸波材料成为重要的研究方向。本文从吸收剂的组成、结构、电磁特性设计调控着手,开展新型电-磁复合吸收剂和介电-介电复合吸收剂制备,探讨多组分复合吸收剂电磁参数的调控及其构成吸波材料的吸收频带和损耗性能优化。主要研究及结论如下:  采用改进的st?ber法
相变存储器(Phase Change Memory),作为新型非易失性存储器,具有读写速度快、存储密度高、抗辐照和多值存储等优点。相变存储单元不仅可以取代传统存储单元还成为了神经形态计算芯片的有力竞争者。但相变材料的相变速度、操作功耗以及热串扰问题是影响相变存储器性能的重要因素。通过寻找新型相变材料可以优化相变存储器的性能,而相变超晶格材料就是主要的研究方向之一。  本文基于Bi2Te3和Sb2T
吸波材料,是一种可以将电磁波能量转化为热能或其它形式能量损耗掉的功能材料。鉴于电磁污染防护与军事隐身技术的需要,研发高性能电磁波吸收材料迫在眉睫。吸波材料的有效损耗成分是其中的吸收剂,单一组分的吸收剂难以实现“薄、轻、宽、强”的要求。本文从多种损耗特性的角度出发,以高电损耗型材料为基础,开展新型电/磁复合吸收剂的制备。文中详细地分析了复合吸收剂的结构、形貌和组分,并对其电磁特性特别是吸波性能进行了
学位
随着超高速信息化时代对MOS器件性能需求的不断提高,Si基MOSFET的持续小型化变得越来越困难,已经逐步逼近其物理极限。而相较Si而言,Ge材料具有更高的空穴和电子迁移率,特别是空穴迁移率,使其成为极具研究意义的衬底材料。然而,将高k栅介质/衬底的结构方案直接从Si基上移植到Ge上却遇到极大的阻碍,即高k栅介质层与Ge表面的界面质量问题。本文主要围绕La系氮氧化物作界面层,Gd掺杂Hf基氮氧化物
学位