化學氣相沉積法(CVD)常用來製備大面積大尺寸二硫化鎢(WS2)薄膜,但是利用該方法生産的WS2單分子層的可控生長較爲困難。因此,下面將大家介紹一種二硫化鎢薄膜的新生産方法。其具體步驟如下:
(1)取WS2源0.1~5g放入石英舟中,之後將裝有WS2源的石英舟放入電爐中的石英管(直徑1英寸)內。
(2)將基底(尺寸爲2.5~3.5cm×1.5~2.0cm),用去離子水清洗後氮氣吹幹,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)向石英舟內加入1~5ml去離子水。
(4)開啓機械泵抽真空,同時向石英管中輸入載氣氬氫混合氣(5%H2),載氣流量爲300sccm,抽氣2~4min後,關閉機械泵停止抽真空,幷同時關閉載氣氣流停止輸入載氣。
(5)將石英管升溫至700~1200℃,升溫速率爲20~30℃/min。溫度升至700~1200℃後保溫,保溫時間爲2~180min。
步驟(6).石英管停止加熱,將石英管冷却到常溫,冷却速率爲20~100℃/min,然後取出基底,在基底上獲得二硫化鎢薄膜。
該生産方法的注意事項如下:
1)步驟(1)所述WS2爲WS2固體粉末、氧化鎢和硫或金屬鎢和硫磺。
2)步驟(2)所述基底爲表面生長有氧化層的矽片(SiO2/Si)、石英玻璃、氮化鎵或藍寶石。
總的來說,該方法以WS2固態粉末爲硫源和鎢源,表面生長有氧化層的矽片爲基底,水蒸汽爲礦化劑,采用CVD法在基底表面生長WS2二維薄膜材料。該産品的製備重複性好、薄膜厚度可控、結晶度高。