晶圆级MoS2连续薄膜的逐层范德华外延生长

技术领域

本发明公开涉及具有不同层数的大面积MoS

背景技术

MoS

迄今为止，现有的用于生产大面积双层或多层(层数≥3)的方法(例如原子层沉积法和金属或金属化合物的硫化法)通常存在结晶度低和晶畴尺寸小(通常小于0.1μm)的问题，因此，所获得的材料通常表现出较差的电子学性能。例如，金属或金属化合物的硫化只能控制所得薄膜的平均厚度，导致薄膜连续性差和不均匀性。化学气相沉积(CVD)是在各种基底上生长单层大面积高质量二维材料薄膜的有效方法，然而，由于单层连续薄膜遵循自限性生长过程，双层连续薄膜的生长仍然非常具有挑战性。对于MoS

因此，需要一种新的方法来生产层数可控的高质量MoS

发明内容

本发明包括在不同的衬底(例如，蓝宝石、Si/SiO

本发明的第一方面提供了一种衬底上的MoS

根据第一方面所述的MoS

根据第一方面所述的MoS

根据第一方面所述的MoS

所述MoS

本发明的第二方面提供了一种根据第一方面所述的MoS

(1)S和MoO

(2)通过不同的载质气体转移S和MoO

(3)S与MoO

(4)在衬底上形成单层MoS

(5)提高生长温度并在衬底上形成多层MoS

根据第二方面的方法，其中，步骤(2)中，所述S的载质气体选自以下一种或多种：Ar或N

所述MoO

根据第二方面的方法，其中，步骤(3)中，所述S源的反应温度为120～140℃，所述MoO

步骤(4)中，所述生长温度为760～930℃。

根据第二方面的方法，其中，步骤(5)中，所述生长温度为820～970℃。

根据第二方面的方法，其中，步骤(5)中，腔室压力为0.8～1.3torr；优选地，所述腔室压力为1torr。

根据第二方面的方法，其中，当MoS

本发明的第三方面提供了一种电气和/或电子设备，所述电子设备包括：根据第一方面所述的MoS

优选地，所述电气和/或电子设备选自以下一种或多种：薄膜晶体管、逻辑设备、传感器、存储设备、可穿戴电子设备、神经形态计算设备、类脑电子设备、复杂电子电路或系统。

在一个方面，本发明提供了一种外延单层至多层高质量MoS

在一个例子中，所获得的4英寸双层MoS

在另一个例子中，所获得的4英寸三层MoS

在一个方面，所获得的连续薄膜可用于但不限于逻辑电路、存储设备、薄膜晶体管。

通常，对于合成多层连续MoS

在本发明中，发明人采用两阶段CVD方法通过逐层范德华外延工艺生长多层连续MoS

附图的简要说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，在附图中：

图1示出了4英寸多源CVD装置的示意图。

图2示出了以蓝宝石为衬底的4英寸晶圆级MoS

图3示出了不同层数MoS

图4示出了具有不同层(层数＝1,2,3)的MoS

图5示出了具有不同层(层数＝1,2,3)的MoS

图6示出了在不同层数MOS

图7示出了具有不同层(层数＝1,2,3)的MoS

图8示出了具有不同层(层数＝1、2、3)的MoS

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

该申请提供了一种形成晶圆级不同层的MoS

具体而言，在多源系统中，化学气相在氧气的辅助下外延生长不同层数的晶圆级MoS

以下实施例进一步说明本发明，但并不限制本发明的范围。

实施例1

本实施例描述了在衬底上外延生长不同层数的多层MoS

将S、MoO

图1所示为多源CVD系统，在这个特殊设计的系统中，有不止一个微型管来装载MoO

图2示出了4英寸单层(1L)、双层(2L)和三层(3L)MoS

本发明使用拉曼光谱和光致发光(PL)光谱对所获得的MoS

图6A-C示出了分别从1L、2L和3L MoS

生长的1L、2L和3L MoS

以上，参照附图所示的优选实施例对本发明的技术方案进行了描述，但是本领域的技术人员应当理解，本发明的保护范围显然不限于这些具体实施例。在不脱离本发明原理的前提下，本领域的技术人员可以对相关技术特征进行等同变化或替换，这些变化或替换后的技术方案也属于本发明的保护范围。