摘要
近年来，随着电子芯片集成度的不断提高，各种电子元器件尺寸不断缩小，量子效应的影响开始凸显，制约了电子芯片的发展。因此，由原子级别厚度的二维过渡金属硫族化合物(TMDCs)构成的异质结材料受到了人们越来越多的关注。为了研制高性能器件，高质量的TMDCs及其异质结的生长是非常关键的一环。目前，有关异质结生长方面，大多数报道的是相结构相同的TMDCs异质结，不同相结构构成的TMDCs异质结的可控制备仍然是一个挑战。本论文围绕异相MoS2(2H)/ReS2(1T'')异质结构的可控生长开展研究工作，具体内容包括以下几个部分: (1)二维MoS2材料的调控生长 采用改进的NaCl辅助限域空间CVD法，在云母衬底上调控生长单层MoS2晶体，研究了NaCl辅助源质量、气体流量以及气体组分对MoS2晶粒尺寸、形貌及成核密度的影响。结果表明，引入NaCl辅助源可以有效地降低MoS2的形成能，有利于单层材料生长;而Ar流量则对材料的成核密度、表面形貌以及晶粒尺寸有着重要影响;另外，在载气中引入还原性气体H2会促进MoS2晶体的形核，当H2流量为9sccm，能够实现MoS2薄膜的满覆盖生长。 (2)二维ReS2材料的调控生长 采用限域空间CVD生长法调控生长了单层ReS2材料，研究了生长温度、ReO3前驱体质量以及H2流量对ReS2晶粒的成核密度和晶粒尺寸的影响。结果表明，生长温度对ReS2的晶粒尺寸与晶体结构有重要作用，仅在合适的生长温度下才能制备出质量较高、尺寸较大的六角ReS2晶体;而ReO3前驱体质量是生长高质量、单层ReS2薄膜材料的关键;另外，在载气中引入H2可增加ReS2的晶粒尺寸，当H2流量为9sccm时，能够制备得到满覆盖且表面平整的ReS2薄膜。 (3)二维异相MoS2(2H)/ReS2(1T'')异质结构的可控生长 采用两步化学气相沉积法生长异相MoS2(2H)/ReS2(1T'')异质结，优化了生长温度和ReO3前驱体质量等关键生长参数，实现了高质量且具有陡峭界面的MoS2/ReS2侧向异质结和垂直异质结的可控生长。研究发现，反应区域Re/S对MoS2/ReS2异质结的结构有重要影响:当Re/S较低时，以MoS2/ReS2侧向异质结的生长为主;当Re/S较高时，主要形成MoS2/ReS2垂直异质结。同时，侧向异质结的界面高分辨透射电子显微镜表征显示，ReS2壳层的生长方向与MoS2核层的边缘形状有着密切关系。此外，通过比较单纯MoS2材料、MoS2/ReS2侧向异质结以及MoS2/ReS2垂直异质结的PL谱，发现由于载流子迁移两种异质结发光强度均比单纯的MoS2弱。
NETL