研究目的
利用锂插层研究单层MoSe2从2H相到1T′相的片上相位工程,并评估其光学特性及电子应用可靠性。
研究成果
单层MoSe?的晶圆级2H相至1T′相转变虽可实现并提升光学透明度和导电性,但该过程受稳定性问题、锂插层挑战及不可靠图案化工艺制约,表明n-BuLi诱导的相工程在实际电子器件中不可行,需谨慎对待。
研究不足
基于正丁基锂的相工程因图案化不一致、1T′相不稳定、单层可能剥落、反应时间长以及动力学不均匀等问题而不可靠,使其不适合用于可扩展的电子应用。
1:实验设计与方法选择:
本研究涉及化学气相沉积(CVD)法生长单层MoSe2、通过正丁基锂暴露实现相变,以及采用XPS、拉曼光谱、光致发光分析、透射/反射测量和DFT计算等技术来理解相变及其影响。
2:通过正丁基锂暴露实现相变,以及采用XPS、拉曼光谱、光致发光分析、透射/反射测量和DFT计算等技术来理解相变及其影响。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:使用PTAS作为籽晶,在SiO2/Si和蓝宝石衬底上通过CVD生长的单层MoSe2薄片。样品经正丁基锂处理以实现相变。
3:实验设备与材料清单:
设备包括用于CVD的管式炉、用于无氧化学操作的Schlenk线、Horiba LabRAM HR Evolution拉曼与光致发光测试仪、配备单色化Al K-alpha辐射源的XPS、配有卤素光源的尼康倒置显微镜、搭载EM-CCD探测器的Andor光谱仪、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)。材料包括MoO3粉末、Se粉末、PTAS、正己烷中的正丁基锂、用于图案化的PMMA、氩气和氢气。
4:实验流程与操作步骤:
CVD生长过程包括加热至800°C并通入H2,正丁基锂在氩气?;は卤┞?2小时,用正己烷和异丙醇冲洗,通过XPS、拉曼、光致发光、透射/反射测量及DFT能量分析进行表征。
5:数据分析方法:
通过XPS峰拟合进行相鉴定,拉曼模态分析确认相态,测量光致发光抑制效应,透射/反射光谱分析,采用VASP结合GGA和NEB方法的DFT进行热力学计算。
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Andor spectrometer
303 mm focal length
Andor
Used for transmission and reflection measurements with light collection and spectral analysis.
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Horiba LabRAM HR Evolution
HR Evolution
Horiba
Used for Raman and photoluminescence spectroscopy analysis.
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n-butyllithium
1.6 M in hexane
Chemical reagent for lithium intercalation to induce phase transformation in MoSe2.
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PMMA
495 K and 950 K
Polymer mask used for patterning in electron beam lithography to control n-BuLi exposure.
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