半導體性二維過渡金屬硫化物的控制合成及器件研究

《半導體性二維過渡金屬硫化物的控制合成及器件研究》是依託清華大學，由焦麗穎擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：半導體性二維過渡金屬硫化物的控制合成及器件研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：焦麗穎
• 項目類別：面上項目

項目摘要

二維過渡金屬硫化物的控制合成與器件研究是一個新興的研究領域，充滿著機遇與挑戰。以MoS2為代表的半導體性二維過渡金屬硫化物蘊含著新奇的物理現象並呈現出優異的物理化學性質，在納電子器件領域及新型光電器件領域具有重要而深遠的套用前景。本項目以實現這一新興材料體系在納電子器件領域的實用化為目標，圍繞材料的控制合成、電子器件加工與器件性能最佳化展開。針對實現這類材料控制合成最具挑戰性的關鍵問題，提出了利用氧化物晶體作為模板通過自限制的氣相硫化反應合成二維過渡金屬硫化物的新思路，建立可控制備半導體性二維過渡金屬硫化物的普適方法；發展針對二維過渡金屬硫化物的無損轉移與圖形化方法，建立器件加工工藝；探索基於二維過渡金屬硫化物的器件性能最佳化方法，闡明材料本徵性質與器件性能的關係，探求基於這一新型材料體系的器件性能極限。

結題摘要

半導體性二維過渡金屬硫化物是一類新型超薄半導體性材料，在納電子器件領域及新型光電器件領域具有重要套用前景。本項目以實現這一類材料在納電子器件領域的實用化為目標，圍繞材料的控制合成、構效關係研究、電子器件加工與器件性能最佳化展開。主要研究內容包括：發展製備二維過渡金屬硫化物的普適性合成方法並對其層數進行有效控制；研究材料結構與電學性質關係為最佳化器件性能提供理論指導；發展針對二維過渡金屬硫化物的無損轉移與圖形化方法，建立器件加工工藝；探索基於二維過渡金屬硫化物的器件性能最佳化方法。取得的重要結果包括：發展了基於化學氣相沉積與化學氣相輸運兩類方法的二維MoS2控制合成方法並拓展到其他材料體系；建立了基於分子組裝識別的二維晶體材料晶向表征方法，闡明了層數與MoS2光譜、電學性質之間的關聯；發展了基於水溶性聚合物的二維MoS2的無損轉移方法；構建了基於二維MoS2的場效應電晶體，並通過對溝道-電極接觸進行最佳化大幅度提高了器件性能。相關研究發表在Nature Communications、J. Am. Chem. Soc、Angew. Chem.、Adv. Mater.、ACS Nano 等期刊上。這一研究為半導體性二維過渡金屬硫化物在電子器件領域的套用奠定了重要的材料與技術基礎。