BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUỐC GIA VỀ KHOA HỌC, CÔNG NGHỆ VÀ ĐỔI MỚI SÁNG TẠO

Lọc theo danh mục
  • Năm xuất bản
    Xem thêm
  • Lĩnh vực
liên kết website
Lượt truy cập
 Lượt truy cập :  30,424,269
  • Công bố khoa học và công nghệ Việt Nam

Hoá học cao phân tử (polyme)

Đỗ Lệ Quyên, Nguyễn Anh Đức(1)

Tổng hợp và khảo sát đặc tính của đơn lớp mos2 bằng phương pháp lắng đọng pha hơi hóa học sử dụng tiền chất hữu cơ (mocvd)

Controlled growth and characterization of monolayer MoS2 by using metal-organic chemical vapor deposition

Khoa học (Đại học Sư phạm Hà Nội)

2021

1

49-56

2354-1075

Tổng hợp, Khảo sát đặc tính, Đơn lớp mos2, Phương pháp lắng đọng, Pha hơi hóa học, Tiền chất hữu cơ, Mocvd

Two-dimensional, monolayer MoS2, metal-organic chemical vapor deposition.

Gần đây, những hiện tượng vật lí mới lạ xuất hiện trên cơ sở hiệu ứng giam giữ lượng tử phú cho vật liệu hai chiều (2D) dạng kim loại chuyển tiếp dichalcogens (TMDC), chẳng hạn như MoS2, hay WSe2 thu hút được sự chú ý to lớn từ các nhà khoa học. Tuy nhiên, việc chế tạo các màng mỏng 2D-TMDC còn nhiều hạn chế, trong đó chủ yếu sử dụng tiền chất dạng vô cơ có nhiệt độ bay hơi lớn, từ đó cho ra màng có phạm vi hẹp, hơn nữa chỉ tập trung thực hiện trên một loại đế là Si/SiO2. Trong công trình này, màng mỏng 2D-MoS2 với độ dày chỉ đơn lớp nguyên tử được nghiên cứu tổng hợp thành công bằng phương pháp lắng đọng pha hơi hóa học sử dụng tiền chất hữu cơ (MOCVD), thực hiện trên một số loại vật liệu đế khác nhau, gồm có silic (Si), silic đioxit (Si/SiO2), than chì, và thiếc oxit pha tạp flo (FTO). Hình thái học và cấu trúc nguyên tử của bề mặt vật liệu được quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM), và kính hiển vi điện tử truyền qua quét (STEM). Tính chất dao động mạng tinh thể và tính chất chất quang học lần lượt được khảo sát bằng phổ tán xạ Raman và phổ huỳnh quang (PL). Các kết quả cho thấy, với cùng điều kiện chế tạo trong buồng CVD, các màng 2D đều kết tinh tốt với cấu trúc lục giác dạng 2H, tuy nhiên hình thái bề mặt và số lớp (độ dày) lại khác nhau, tùy thuộc vào chất liệu của đế.

Recently, novel physical properties originating from quantum confinement endow the two-dimensional (2D) transition metal dichalcogenides, such as MoS2, or WSe2 to attract a great deal of attention. However, the synthesis of 2D-TMDC has to be still limited, in which the precursors are almost based on high vapor pressure inorganic materials, that produce a small-scale film, and it is mainly performed only on conventional Si/SiO2 substrate. In this work, we successfully synthesize the atomic thickness of 2D-MoS2 films by using metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) on several kinds of substrate, namely silicon (Si), silicon dioxide (SiO2), graphite foil, or fluorine-doped tin oxide (FTO). The morphology of samples is observed by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), and scanning transmission electron microscopy (STEM). The lattice vibrational and optical properties are investigated by Raman and photoluminescence (PL) spectroscopies, respectively. With the same MOCVD growing condition, as-obtained samples exhibit the hexagonal configuration (2H phase), whereas the surface morphology and the thickness show a discrepancy, depending on the substrates.

TTKHCNQG, CVv 157

Xem toàn văn
  • [1] G. Eda, H. Yamaguchi, D. Voiry, T. Fujita, M. Chen and M. Chhowalla, (2011), Photoluminescence f-rom chemically exfoliated MoS2.,Nano Lett., Vol. 11, No. 12, pp. 5111-6.
  • [2] K. M. McCreary, A. T. Hanbicki, S. V. Sivaram and B. T. Jonker, (2018), A- and B-exciton photoluminescence intensity ratio as a measure of sample quality for transition metal dichalcogenide monolayers,. APL Mater., Vol. 6, No. 11, pp. 111106.
  • [3] A. Splendiani, L. Sun, Y. Zhang, T. Li, J. Kim, C. Y. Chim, G. Galli and F. Wang, (2010), Emerging photoluminescence in monolayer MoS2.,Nano Lett., Vol. 10, No. 4, pp. 1271-5.
  • [4] H. Zeng, B. Zhu, K. Liu, J. Fan, X. Cui and Q. M. Zhang, (2012), Low-frequency Raman Modes and Electronic Excitations in Atomically Thin MoS2 Films.,Phys. Rev. B, Vol. 86, No. 24, pp. 241301.
  • [5] X. Zhang, W. P. Han, J. B. Wu, S. Milana, Y. Lu, Q. Q. Li, A. C. Ferrari and P. H. Tan, (2013), Raman Spectroscopy of Shear and Layer Breathing Modes in Multilayer MoS2.,Phys. Rev. B, Vol. 87, No. 11, pp. 115413.
  • [6] C. Lee, H. Yan, L. E. Brus, T. F. Heinz, J. Hone and S. Ryu, (2010), Anomalous Lattice Vibrations of Single- and Few-Layer MoS2.,ACS Nano, Vol. 4, No. 5, pp. 2695–2700.
  • [7] Y. Yu, C. Li, Y. Liu, L. Su, Y. Zhang and L. Cao, (2013), Controlled scalable synthesis of uniform, high-quality monolayer and few-layer MoS2 films.,Sci. Rep., Vol. 3, No. 1866, pp. 1-6.
  • [8] S. Cwik, D. Mitoraj, O. Mendoza Reyes, D. Rogalla, D. Peeters, J. Kim, H. M. Schütz, C. Bock, R. Beranek and A. Devi, (2018), Direct Growth of MoS2 and WS2 Layers by Metal Organic Chemical Vapor Deposition.,Adv. Mater. Interfaces, Vol. 5, No. 16, pp. 1800140.
  • [9] K. Kang, S. Xie, L. Huang, Y. Han, P. Y. Huang, K. F. Mak, C.-J. Kim, D. Muller and J. Park, (2015), High-mobility Three-atom-thick Semiconducting Films with Wafer-scale Homogeneity.,Nature, Vol. 520, No. 7549, pp. 656-660.
  • [10] D. Fu, X. Zhao, Y. Y. Zhang, L. Li, H. Xu, A. R. Jang, S. I. Yoon, P. Song, S. M. Poh, T. Ren, Z. Ding, W. Fu, T. J. Shin, H. S. Shin, S. T. Pantelides, W. Zhou and K. P. Loh, (2017), Molecular Beam Epitaxy of Highly Crystalline Monolayer Molybdenum Disulfide on Hexagonal Boron Nitride.,J. Am. Chem. Soc., Vol. 139, No. 27, pp. 9392-9400.
  • [11] Y.-H. Lee, X.-Q. Zhang, W. Zhang, M.-T. Chang, C.-T. Lin, K.-D. Chang, Y.-C. Yu, J. T.W. Wang, C.-S. Chang, L.-J. Li and T.-W. Lin, (2012), Synthesis of Large-area MoS2 Atomic Layers with Chemical Vapor Deposition.,Adv. Mater., Vol. 24, No. 17, pp. 2320-5.
  • [12] S. Wu, C. Huang, G. Aivazian, J. S. Ross, D. H. Cobden and X. Xu, (2013), Vapor–Solid Growth of High Optical Quality MoS2 Monolayers with Near-Unity Valley Polarization.,ACS Nano, Vol. 7, No. 3, pp. 2768–2772.
  • [13] J. Zhu, L. Hu, P. Zhao, L. Y. S. Lee and K. Y. Wong, (2020), Recent Advances in Electrocatalytic Hydrogen Evolution Using Nanoparticles.,Chem. Rev., Vol. 120, No. 2, pp. 851-918.
  • [14] Q. Ding, B. Song, P. Xu and S. Jin, (2016), Efficient Electrocatalytic and Photoelectrochemical Hydrogen Generation Using MoS2 and Related Compounds.,Chem, Vol. 1, No. 5, pp. 699-726.
  • [15] R. Kumar, S. Sahoo, E. Joanni, R. K. Singh, R. M. Yadav, R. K. Verma, D. P. Singh, W. K. Tan, A. Pérez del Pino, S. A. Moshkalev and A. Matsuda, (2019), A Review on Synthesis of Graphene, h-BN and MoS2 for Energy Storage Applications: Recent Progress and Perspectives.,Nano Res., Vol. 12, No. 11, pp. 2655-2694.
  • [16] T. F. Jaramillo, K. P. Jørgensen, J. Bonde, J. H. Nielsen, S. Horch and I. Chorkendorff, (2007), Identification of Active Edge Sites for Electrochemical H2 Evolution f-rom MoS2 Nanocatalysts.,Science, Vol. 137, No. 5834, pp. 100-102.
  • [17] S. K. Krishnan, E. Singh, P. Singh, M. Meyyappan and H. S. Nalwa, (2019), A review on Graphene-based Nanocomposites for Electrochemical and Fluorescent Biosensors.,RSC Adv., Vol. 9, No. 16, pp. 8778-8881.
  • [18] H. S. Nalwa, (2020), A review of Molybdenum Disulfide (MoS2) Based Photodetectors: f-rom Ultra-broadband, Self-powered to Flexible Devices.,RSC Adv., Vol. 10, No. 51, pp. 30529-30602.
  • [19] B. Radisavljevic, A. Radenovic, J. Brivio, V. Giacometti and A. Kis, (2011), Single-layer MoS2 Transistors.,Nat. Nanotechnol., Vol. 6, No. 3, pp. 147-50.
  • [20] K. F. Mak, C. Lee, J. Hone, J. Shan and T. F. Heinz, (2010), Atomically thin MoS2: a New Direct-gap Semiconductor.,Phys. Rev. Lett., Vol. 105, No. 13, pp. 136805.
  • [21] H. Wang, C. Li, P. Fang, Z. Zhang and J. Z. Zhang, (2018), Synthesis, Properties, and Optoelectronic Applications of Two-dimensional MoS2 and MoS2-based Heterostructures.,Chem Soc Rev, Vol. 47, No. 16, pp. 6101-6127.
  • [22] K. F. Mak and J. Shan, (2016), Photonics and Optoelectronics of 2D Semiconductor Transition Metal Dichalcogenides.,Nat. Photonics, Vol. 10, No. 4, pp. 216-226.
  • [23] Q. H. Wang, K. Kalantar-Zadeh, A. Kis, J. N. Coleman and M. S. Strano, (2012), Electronics and Optoelectronics of Two-dimensional Transition Metal Dichalcogenides.,Nat. Nanotechnol., Vol. 7, No. 11, pp. 699-712
  • [24] A. Gupta, T. Sakthivel and S. Seal, (2015), Recent Development in 2D Materials Beyond Graphene.,Prog. Mater. Sci., Vol. 73, No. 73, pp. 44-126.
  • [25] K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva and A. A. Firsov, (2004), Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films.,Science, Vol. 306, No. 5696, pp. 666-669.
  • [26] Y. Nguyen Hai, H. Le Xuan, T. Pham Nam, H. Phan Ngoc and N. Pham Thu, (2020), Synthesis of graphene quantum dots and Nitrogen-doped graphene quantum dots: Raman c-haracterization and their optical properties.,HNUE Journal of Science: Natural Science, Vol. 65, No. 3, pp. 82-90.
  • [27] A. J. Mannix, B. Kiraly, M. C. Hersam and N. P. Guisinger, (2017), Synthesis and Chemistry of Elemental 2D Materials.,Nat. Rev. Chem., Vol. 1, No. 14, pp. 1-14