新的气相外延法完成双层单晶大规模可控成长

2019-02-20

科技日报无锡电(记者 过国忠 通讯员 陆敏芝)科技日报记者从江南大学得悉,由该校物联网工程学院顾晓峰、肖少庆教授等组成的科研团队(低维半导体资料与器件实验室),通过多年重复研讨与实验,提出了一种具有普适性的氢气辅助反向气流化学气相外延法,完成了多种TMDs及其合金高质量双层单晶的大规模可控成长。相关研讨成果,日前在线宣布在《天然·通讯》上。

“现在,用于基础研讨和光电应用的双层及多层TMDs多来自于机械剥离法以及后处理方法,如:激光刻蚀、等离子体刻蚀和热退火等,遍及存在产率低、层数和尺寸可控性差等问题。虽有少数工作选用化学气相沉积(CVD)法制备出双层及多层TMDs,但仍存在晶体质量差、尺寸和层数不可控等问题。”顾晓峰说。

肖少庆介绍,要解决相关制备问题难度很大。依据成长动力学理论,双层单晶的成长至少需要两个不同温度的成长阶段来促使单层的垂直高阶堆垛,可是在传统CVD升温阶段过程中,对前驱反响气体的控制不良通常会导致构成不可控和不需要的成核中心,进而显著下降所制备晶体的质量和可控性。

“我们提出的一种具有普适性的氢气辅助反向气流化学气相外延法,通过在升温阶段引入氢气反向气流并控制成长温度梯度,不只有利于减少外延成长时不需要、不可控的成核中心,并且有利于源自第一单层成核中心的第二单层的均质外延。”肖少庆说,这种方法的功率远超机械剥离法和传统的CVD方法,并在三层及多层单晶的逐层可控制备方面展示出巨大的潜力。同时,通过控制第二层的成长温度可以得到不同堆垛的双层TMDs单晶如AA堆垛和AB堆垛的二硫化钼(MoS2)。实验成果发现AA堆垛的双层MoS2具有比单层更高的场效应管迁移率;通过选用多种源粉初次组成了MoWSSe四元合金双层单晶,实验成果标明其场效应晶体管体现出显着的双极性特征。


科技日报无锡电(记者 过国忠 通讯员 陆敏芝)科技日报记者从江南大学得悉,由该校物联网工程学院顾晓峰、肖少庆教授等组成的科研团队(低维半导体资料与器件实验室),通过多年重复研讨与实验,提出了一种具有普适性的氢气辅助反向气流化学气相外延法,完成了多种TMDs及其合金高质量双层单晶的大规模可控成长。相关研讨成果,日前在线宣布在《天然·通讯》上。

“现在,用于基础研讨和光电应用的双层及多层TMDs多来自于机械剥离法以及后处理方法,如:激光刻蚀、等离子体刻蚀和热退火等,遍及存在产率低、层数和尺寸可控性差等问题。虽有少数工作选用化学气相沉积(CVD)法制备出双层及多层TMDs,但仍存在晶体质量差、尺寸和层数不可控等问题。”顾晓峰说。

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