二硫化鉬之合成

Synthesis of MoS2 with Chemical Vapor Deposition.

籃棣雍(Lan,Ti Yung)

指導教授 ： 吳振名 ； 李奕賢

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2015年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2015.00198

摘要

本論文主要分成兩部分，第一部分以化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition)合成大面積的單層二硫化鉬，藉由控制製程參數獲得高品質單層二硫化鉬。第二部分製備二硫化鉬之場效電晶體(FET)，藉由電性量測與光感測(Photodetection)量測，探討單層二硫化鉬之光電特性及光感測器應用，二硫化鉬之場效電晶體元件具有優異之電性：開關電流比(On off current ratio)可達104至105，載子遷移率約為12.5cm2/Vs。單層二硫化鉬具有優異的光感測特性，其場效電晶體元件照光後，光電流於7.6秒內能增加70%飽和光電流，25秒內能降低70%飽和光電流，經由計算可以得知在汲極電壓為1V且閘極電壓為10.5V下，光響應率高達392.5A/W。另外從實驗結果可以得知在大氣下的量測較能使得光電流有弛豫(Relaxation)的現象，可能的原因推測是空氣中有一些吸附物會吸附在二硫化鉬的表面，這些吸附物傾向於捕獲二硫化鉬內部的本質電子，造成表面類似p型摻雜的結果，也就是如D+e-→D-的反應式，而在照光後激發電子電洞對，其中的電洞與帶負電的吸附物進行復合(Recombination)，也就是這些吸附物在照光後有類似光脫附(Photo-desorption)的效果，寫成反應式即D-+h+→D，因此在大氣中關閉光源時，由於這些吸附物傾向於捕獲電子，產生類似協助光電流進行弛豫(Relaxation)的效果，而在照光時，這些吸附物與電洞複合進而脫附離開材料表面，反之在真空中，因為缺乏這些吸附物，在關閉光源時無法有效將光電流弛豫，所以在關閉光源時汲極電流下降的較在大氣中慢，而在打開光源時，也因為不需要提供電子電洞對復合這些帶電的吸附物，因此可以得到較高的光電流值。

關鍵字

二硫化鉬 ； 光感測

並列摘要

In this research, we used chemical vapor deposition to synthesize large area monolayer MoS2, then we fabricated MoS2 FET and measured its electrical properties and photodetection.
MoS2 has excellent electrical properties: our device could reach 12.5 cm2/Vs mobility, 104 to 105 on/off current ratio.
In photodetection of MoS2 FET, our device took 7.6 second to reach 70% of saturation photocurrent, 25 second to decay. And under 1V drain voltage, 10.5V gate voltage, the responsivity of our device was 392.55A/W.

並列關鍵字

MoS2 ； photodetection

參考文獻

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