研究目的
开发一种可扩展且可控的原子层沉积工艺，用于制备具有精确厚度控制的二硫化钼（MoS2）薄膜，以满足基于过渡金属硫族化合物器件的大规模制造对相关方法的需求。
研究成果
所开发的原子层沉积工艺成功制备出具有自限特性和线性厚度控制能力的非晶含二硫化钼薄膜。高温退火可去除杂质并将薄膜转化为结晶态2H相二硫化钼，为可扩展合成少层过渡金属硫族化合物薄膜提供可行途径，在电子学与光电子学领域具有应用潜力。
研究不足
沉积态薄膜因配体去除不完全而含有氮和碳杂质，需通过退火工艺进行纯化和晶化处理。较厚薄膜在二氧化硅基底上退火时可能出现起泡和分层现象，而蓝宝石基底则表现出更好的均匀性。该过程可能涉及前驱体热解的贡献，需优化退火条件以缓解结构重组问题。
1：实验设计与方法选择：
采用双(叔丁基亚胺基)-双(二甲基氨基)钼和1-丙硫醇作为前驱体，设计了一种热原子层沉积（ALD）工艺。该工艺通过在受控温度下进行连续的自限表面反应来沉积含非晶MoS?的薄膜，随后在硫蒸气中进行高温退火使薄膜结晶为2H-MoS?。
2：样品选择与数据来源：
所用衬底为Si(100)上的67 nm干法热氧化SiO?和c面蓝宝石。衬底经过HCl/甲醇浸泡、硫酸浸泡、超声处理和紫外臭氧处理以确保表面光滑且羟基化。
3：实验设备与材料清单：
设备包括单晶圆垂直流ALD反应器、用于退火的石英管式炉、X射线光电子能谱仪（XPS）、X射线反射率仪（XRR）、原子力显微镜（AFM）、透射电子显微镜（TEM）、拉曼显微探针系统及各种前驱体和气体。材料包括SiO?/Si衬底、蓝宝石衬底、氩气、硫以及指定的前驱体。
4：实验步骤与操作流程：
将衬底装入ALD反应器，加热至反应温度（200-400°C），依次通入Mo和S前驱体脉冲并进行吹扫。沉积后，薄膜在850°C硫蒸气中退火。表征手段包括XPS、XRR、AFM、TEM、拉曼和光致发光光谱。
5：数据分析方法：
通过XPS和XRR结合线性回归估算薄膜厚度及每周期生长量。利用XPS峰拟合分析成分。通过TEM、AFM、拉曼和PL光谱评估结晶度和形貌。
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