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p型半导体MoS2薄膜材料制备及其应用上取得进展
发布人:王亚明  发布时间:2016-11-16   浏览次数:154

二维半导体材料因其特殊的光学和电学性质,吸引了众多关注,并广泛应用于柔性电子器件、光电器件和自旋量子器件。MoS2由于容易存在硫空穴而显示n型半导体特性。传统化学气相沉积方法(CVD)生长的单原子层MoS2一般采用MoO3与硫粉的高温蒸发反应,掺杂与掺杂量均难以调控,目前文献报道CVD MoS2产物也通常是n型半导体。但实际应用中,n型和pMoS2在形成p-n结中均必不可少。用一种更简便容易的方法制备pMoS2仍然是一个挑战。

我所胡平安教授领导的研究小组,受国家自然科学基金资助,在pMoS2制备方面取得了重要进展。首次报道了用含有1%W掺杂的Mo为原料,通过与H2O2进行化学反应制备前驱体,将前驱体旋涂在基底表面,通过高温硫化反应即可获得连续、大面积不同层数的MoS2薄膜,该方便简单易操作。

图1 大面积pMoS2的制备过程及其形貌表征


同时,对该薄膜的电学性质进行表征,发现其具有稳定的p性半导体性质。通过STEM结构表征和理论计算解释了其产生p型性质的原因:MoS2薄膜表面W7O27W7O28纳米团簇最低空轨道比MoS2价带顶高0.15eV0.1eV,从而就使其电子在热激发作用下,容易跃迁到WOX表面,产生p型性质。

图2 图案化制备PMoS2的示意图,STEM和电学性质测试


同时该方法的另一大优势是容易图案化生长各种形貌结构大面积PMoS2,同时易于与传统工艺相结合、实现半导体材料的集成化制备,使得大面积集成MoS2整流二极管制备成为可能。该结果以封面文章的形式发表在Advanced Functional Materials. 2016266371-6379 (影响因子11.382)