通过气体前体诱导的空缺缺陷控制,设计MoS₂膜的形态和特性

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 固态物理 固态物理
• 表面化学 表面化学

背景情况:

• 二硫化物 (MoS2) 是一种具有有前途的电子性能的二维材料.
• 在化学蒸汽沉积 (CVD) 过程中控制膜形态和缺陷的形成对于设备的性能至关重要.
• 前体蒸汽压力显著影响CVD培养的MoS2膜的生长和特性.

研究的目的:

• 研究不同硫蒸汽压力对CVD培养的MoS2膜的形态,结构和电特性的影响.
• 开发一种热力学模型,将生长参数与原生缺陷形成联系起来.
• 了解缺陷度和场效应晶体管 (FET) 性能之间的关系.

主要方法:

• 在受控的硫蒸气压力下,MoS2薄膜的化学蒸气沉积 (CVD).
• 使用先进技术对电影形态,结构和构成进行表征.
• 开发和应用热力学模型用于原生缺陷分析.
• 场效应晶体管 (FET) 的制造和电气特性.

主要成果:

• 增加的硫蒸气压力改变了MoS2膜的形态,从三角形域到齐克扎克边缘.
• 不均的蒸汽分布导致了固有的点缺陷,主要是空缺.
• 热力学模型确定了硫蒸汽压力作为控制缺陷度的关键因素.
• 在最佳和富硫条件下培养的薄膜显示载体度分别为9.6×10^11 cm^-2和7.5×10^11 cm^-2.
• 观察到FET流动性和转换率的退化,并增加了充电空缺缺陷.

结论:

• 硫蒸汽压力是控制CVD期间MoS2膜质量和缺陷形成的关键参数.
• 通过优化生长条件来最大限度地减少充电空缺缺陷对于基于MoS2的高性能FET至关重要.
• 开发的热力学模型为2D材料的缺陷工程提供了宝贵的见解.