化學(xué)氣相沉積法(CVD)常用來制備大面積大尺寸二硫化鎢(WS2)薄膜,但是利用該方法生產(chǎn)的WS2單分子層的可控生長較為困難。因此,下面將大家介紹一種二硫化鎢薄膜的新生產(chǎn)方法。其具體步驟如下:
(1)取WS2源0.1~5g放入石英舟中,之后將裝有WS2源的石英舟放入電爐中的石英管(直徑1英寸)內(nèi)。
(2)將基底(尺寸為2.5~3.5cm×1.5~2.0cm),用去離子水清洗后氮?dú)獯蹈?,放入石英管中,位置在載氣流向下游方向距石英舟20~25cm處。
(3)向石英舟內(nèi)加入1~5ml去離子水。
(4)開啟機(jī)械泵抽真空,同時(shí)向石英管中輸入載氣氬氫混合氣(5%H2),載氣流量為300sccm,抽氣2~4min后,關(guān)閉機(jī)械泵停止抽真空,幷同時(shí)關(guān)閉載氣氣流停止輸入載氣。
(5)將石英管升溫至700~1200℃,升溫速率為20~30℃/min。溫度升至700~1200℃后保溫,保溫時(shí)間為2~180min。
(6)石英管停止加熱,將石英管冷卻到常溫,冷卻速率為20~100℃/min,然后取出基底,在基底上獲得二硫化鎢薄膜。
該生產(chǎn)方法的注意事項(xiàng)如下:
1)步驟(1)所述WS2為WS2固體粉末、氧化鎢和硫或金屬鎢和硫磺。
2)步驟(2)所述基底為表面生長有氧化層的硅片(SiO2/Si)、石英玻璃、氮化鎵或藍(lán)寶石。
總的來說,該方法以WS2固態(tài)粉末為硫源和鎢源,表面生長有氧化層的硅片為基底,水蒸汽為礦化劑,采用CVD法在基底表面生長WS2二維薄膜材料。該產(chǎn)品的制備重復(fù)性好、薄膜厚度可控、結(jié)晶度高。