以化學氣相沉積法在藍寶石和矽基板上生長大面積晶圓級少層 2D MoTe 2 和 MoS 2
圖 I (a) 在 2 英吋 SiOy/Si 複合基板（左手側）上生長的幾層 2H-MoTe 2 薄膜的 2 英吋晶圓的典型照片。 中間的晶圓顯示了在藍寶石基板上生長的幾層 2H-MoTe 2 薄膜。 右側的晶圓顯示了 IT’-MoTe 2 ，這是一種在藍寶石基板上生長的多層薄膜。 (b) 在 2 吋藍寶石基板上生長的 2H-MoTe 2 的拉曼光譜。
圖2 (a)4吋藍寶石基板（左）、在4吋藍寶石基板上生長的多層IT’-MoTe 2 薄膜（中）和多層IT’-MoTe 2 薄膜的典型照片(b) 在4 英寸藍寶石基板上生長的1T’-MoTe 2 薄膜的拉曼光譜。根據所得的峰，我們的研究得出結論：MoTe 2 處於 2H 相。 Fraser 等人先前的研究。 透過分析E 2 g和B 2 g的拉曼峰位置間接確定了2H-MoTe 2 的層數。 在我們的研究中，對 2 英吋晶圓的原子力顯微鏡檢查證實 2H-MoTe 2 薄膜由五層組成。 我們也觀察到在4吋藍寶石和SiO2/藍寶石複合基板上生長的少層1T’-MoTe 2 薄膜的照片如圖2(a)所示。 267 和 162 cm -1 處的峰分別對應於 Ag 和 Bg 模式峰，顯示此 MoTe 2 為 1T’ 相。 此外，從晶圓上五個點獲得的拉曼光譜表明，在藍寶石上生長的少層 1T’-MoTe 2 薄膜具有可接受的材料品質和厚度均勻性。 基於拉曼光譜分析，這些晶圓在晶圓內表現出令人滿意的均勻性。 此外本團隊亦開發透過傳統的光刻和化學蝕刻技術對少層 MoTe 2 和 MoS 2 薄膜進行圖案化。 光刻和蝕刻過程形成了MoTe 2 台階，如圖3所示。
圖 3 透過標準光刻和化學蝕刻技術從圖案化的少層 2H- 和 1T’-MoTe 2 薄膜上拍攝的典型照片。
霍爾效應測量用於確定 2H-MoTe 2 和 1T’-MoTe 2 的電氣性能。 結果列於表I中。這些薄膜表現出p型行為，並且即使在大氣中儲存數週後其電子性能仍保持穩定。 1T’-MoTe 2 薄膜具有半金屬特性，具有相對較低的霍爾遷移率和較高的電洞濃度。 我們的研究也分析了 532nm 雷射激發的 MoS 2 的拉曼光譜。 如圖 4 所示，確定了兩種模式：面內 E 2 g 模式和麵外 A 1 g 模式。 這些模式分別位於 386 和 406 cm -1 處。 這些峰值的存在證實了 MoS 2 處於多層狀態。 根據 Li 等人的說法，這兩種模式之間的間隔隨著材料厚度的減小而減小，這表明 MoS 2 的層數[10]。 利用原子力顯微鏡對製備的2吋晶圓進行分析，發現MoS 2 少層薄膜為1-5層，可透過調整生長條件來精確控制。 在我們的實驗室中，我們開發了使用冷壁 CVD 方法在矽和藍寶石基板上生產晶圓級和少層連續薄膜 2H-MoTe 2 和 1T’-MoTe 2 的生長過程。 拉曼光譜和 AFM 表面形貌分析證實，這些薄膜的晶相和厚度是均勻的。 薄膜的厚度可控制在 3-6 nm之間。 霍爾效應測量表明，2H-MoTe2 和 1T’-MoTe 2 的少層薄膜分別表現出半導體和半金屬特性。 我們目前正在分析它們的特性和潛在應用，我們歡迎與有興趣研究與 2D TMD 相關的先進設備或基礎物理主題的研究人員或團隊合作。
圖4 在2吋藍寶石和SiO 2 /Si基板上生長的少層和單層MoS 2 的典型拉曼光譜。插圖顯示了本團隊在藍寶石基板上生長的少層MoS 2 所拍攝的典型照片。基於塔姆電漿共振之紅外光半導體偵測器研製
以奈米過渡金屬氧化物結合化合物半導體進行光電解產氫及二氧化碳轉化為甲酸
氮化鋁鎵(AlGaN)場效電晶體研製
半導體高靈敏氣體感測器
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