双功能钨源制备硫化钨单层膜的生长机理

为了实现大面积、高质量二硫化钨(WS2)单层膜的可控制备,对双功能钨源制备硫化钨单层膜的机理进行了研究.通过两步化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)法,以具有双功能的钠盐钨酸钠二水合物(Na2 WO4·2H2 O)为钨源、硫粉(S)为硫源,制备出高质量、大面积的WS2单层膜,并对其形貌和结构进行了表征.同时,通过对生长温度与载气种类的阶段性调控,阐述了WS2单层膜的3个生长步骤(成核、扩展与融合和成形)及其生长机理.研究发现:钨酸钠在730℃的熔融态温度下,将保护性气体高纯氩(Ar)更换为还原性气体氩氢(Ar/H2)混合气,将促进钨源与硫源的结合以及WS2薄膜的形成.在1050℃保温结束后重新换回高纯Ar,可以阻止Ar/H2混合气中的氢气(H2)对WS2单层膜及SiO2/Si衬底的进一步刻蚀,从而获得高质量的二硫化钨单层膜.