以二硫化钼（MoS2）为代表的过渡金属硫族化合物近年来因其可调谐的半导体电子结构等一系列优异的电学/光学特性成为二维材料界的新星。大面积可控制备的高质量单层MoS2薄膜是推动其实际应用的重要前提之一。化学气相沉积（CVD）法广泛用于制备MoS2薄膜等二维材料，然而在所制备得到的大面积连续薄膜中的晶化尺寸过小（通常在亚微米量级），所带来的高晶界密度会严重制约这类二维材料的光电性能。
最近，香港中文大学科研人员与合作者采用低成本、简易的CVD法，在二氧化硅衬底上实现了大面积高结晶化的连续均匀的单层MoS2薄膜，其内部的晶化尺寸达数十微米。与通常采用的氧化钼前驱体合成MoS2薄膜相比，本工作使用的钼酸铵可极大促进MoS2单晶生长，从而提高其晶化尺寸。此外，本方法所采用的倒置石英舟可有效控制前驱体的沉积速率，使得衬底上MoS2成核密度较低，从而确保制备出单层薄膜。有趣的是，单层MoS2薄膜的晶界可在光致发光和原子力显微镜相位成像中明显探测到，相应的晶界密度低至0.04 μm–1。由于薄膜的高晶化以及均匀等特性，MoS2电输运特性具有空间均一性，并且在沟道尺寸逐渐增加时仍保持较高的载流子迁移率。
这一研究工作近期发表在ACS Applied Materials & Interfaces上。通讯作者为香港中文大学许建斌教授，第一作者为香港中文大学博士生陶立。
该论文作者为：Li Tao, Kun Chen, Zefeng Chen, Wenjun Chen, Xuchun Gui, Huanjun Chen, Xinming Li, Jian-Bin Xu
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Centimeter-Scale CVD Growth of Highly Crystalline Single-Layer MoS2 Film with Spatial Homogeneity and the Visualization of Grain Boundaries
ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 12073–12081, DOI: 10.1021/acsami.7b00420
导师介绍
许建斌
http://www.x-mol.com/university/faculty/39444