CVD法制備MoS2薄膜及其在太陽電池的應(yīng)用.pdf

1、近年來隨著二維材料研究的興起，二維層狀結(jié)構(gòu)的過渡族金屬硫化物半導(dǎo)體材料引起了人們的關(guān)注。二維MoS2具有優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)及半導(dǎo)體特性，加上可調(diào)控的帶隙，使二硫化鉬在半導(dǎo)體光電子器件上具有很大的應(yīng)用前景。
　　CVD方法制備方法簡單，可以批量化實(shí)現(xiàn)大面積連續(xù)合成，在生長過程中易于對薄膜進(jìn)行摻雜形成異質(zhì)結(jié)從而制備基于異質(zhì)結(jié)的光電器件，也適用于其他TMDCs材料的生長，具有很大的工業(yè)化應(yīng)用前景。其優(yōu)點(diǎn)在于可以制備純度較高、結(jié)晶程度很好的

2、二維MoS2納米薄膜，在單晶、多晶等晶格排列要求較高的產(chǎn)物制備中很具有應(yīng)用價(jià)值，是制備大面積、高質(zhì)量MoS2薄膜最有效的方法，同時(shí)在薄膜層數(shù)、尺寸、物理性質(zhì)的控制方面具有優(yōu)勢。本文通過CVD方法，在石英管中以三氧化鉬（MoO3）粉末和硫(S)粉末作為反應(yīng)物，高純N2氣為載氣和反應(yīng)氣氛，將MoS2納米薄膜直接沉積到石英襯底上。通過光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡（SEM)和原子力顯微鏡（AFM）對薄膜的表面形貌進(jìn)行了觀察。通過拉曼光譜和光致發(fā)光

3、光譜對生長的薄膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)、光學(xué)性能分析。通過AFM發(fā)現(xiàn)MoS2納米薄膜中有厚度為0.9nm的MoS2單層薄膜以及厚度為14.4nm的體塊MoS2薄膜的存在。通過拉曼光譜對薄膜進(jìn)行了表征，所生長的MoS2納米薄膜的拉曼光譜E2g1特征峰與A1g特征峰的位移差有19cm-1、21.5cm-1、23cm-1和25cm-1，分別對應(yīng)單層、雙層、三層和體MoS2的拉曼特征峰差值。可以判定在石英襯底上生長出了有單層、雙層、三層和體厚度的MoS2納米

4、薄膜。同時(shí)使用光致發(fā)光光譜對制備的薄膜進(jìn)行了光學(xué)性能分析，進(jìn)一步確定了單層、雙層和三層MoS2薄膜。在單層、雙層和三層MoS2薄膜中觀察到了光致發(fā)光現(xiàn)象的存在，單層MoS2的PL光譜峰位于670.7nm(1.85eV)和620nm(2eV)處，主峰與肩峰的峰值差為0.15eV，這是由于單層MoS2自旋耦合作用，價(jià)帶頂會(huì)有150meV的自旋劈裂。在單層、雙層和三層MoS2薄膜中，PL主峰和肩峰的位置發(fā)生紅移這與表明隨著MoS2納米薄膜層數(shù)