請用此 Handle URI 來引用此文件：
http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/79264完整後設資料紀錄
| DC 欄位 | 值 | 語言 |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 陳俊維(Chun-Wei Chen) | |
| dc.contributor.author | Wei-Zai Chen | en |
| dc.contributor.author | 陳緯在 | zh_TW |
| dc.date.accessioned | 2022-11-23T08:56:57Z | - |
| dc.date.available | 2022-02-21 | |
| dc.date.available | 2022-11-23T08:56:57Z | - |
| dc.date.copyright | 2022-02-21 | |
| dc.date.issued | 2022 | |
| dc.date.submitted | 2022-01-25 | |
| dc.identifier.citation | [1] Gupta, S.; Rortais, F.; Ohshima, R.; Ando, Y.; Endo, T.; Miyata, Y.; Shiraishi, M., Monolayer MoS2 field effect transistor with low Schottky barrier height with ferromagnetic metal contacts. Scientific Reports 2019, 9 (1), 17032. [2] Attanayake, N. H.; Abeyweera, S. C.; Thenuwara, A. C.; Anasori, B.; Gogotsi, Y.; Sun, Y.; Strongin, D. R., Vertically aligned MoS2 on Ti3C2 (MXene) as an improved HER catalyst. Journal of Materials Chemistry A 2018, 6 (35), 16882-16889. [3] Zhao, Y.; Song, J.-G.; Ryu, G. H.; Ko, K. Y.; Woo, W. J.; Kim, Y.; Kim, D.; Lim, J. H.; Lee, S.; Lee, Z.; Park, J.; Kim, H., Low-temperature synthesis of 2D MoS2 on a plastic substrate for a flexible gas sensor. Nanoscale 2018, 10 (19), 9338-9345. [4] Chang, M.-C.; Ho, P.-H.; Tseng, M.-F.; Lin, F.-Y.; Hou, C.-H.; Lin, I. K.; Wang, H.; Huang, P.-P.; Chiang, C.-H.; Yang, Y.-C.; Wang, I. T.; Du, H.-Y.; Wen, C.-Y.; Shyue, J.-J.; Chen, C.-W.; Chen, K.-H.; Chiu, P.-W.; Chen, L.-C., Fast growth of large-grain and continuous MoS2 films through a self-capping vapor-liquid-solid method. Nature Communications 2020, 11 (1), 3682. [5] Kuc, A., Low-dimensional transition-metal dichalcogenides. In Chemical Modelling: Volume 11, The Royal Society of Chemistry: 2015; Vol. 11, pp 1-29. [6] Papageorgiou, D. G.; Kinloch, I. A.; Young, R. J., Mechanical properties of graphene and graphene-based nanocomposites. Prog. Mater Sci. 2017, 90, 75-127. [7] Lee, C.; Wei, X.; Kysar Jeffrey, W.; Hone, J., Measurement of the Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer Graphene. Science 2008, 321 (5887), 385-388. [8] Bertolazzi, S.; Brivio, J.; Kis, A., Stretching and Breaking of Ultrathin MoS2. ACS Nano 2011, 5 (12), 9703-9709. [9] Chhowalla, M.; Shin, H. S.; Eda, G.; Li, L.-J.; Loh, K. P.; Zhang, H., The chemistry of two-dimensional layered transition metal dichalcogenide nanosheets. Nature Chemistry 2013, 5 (4), 263-275. [10] Kuc, A.; Zibouche, N.; Heine, T., Influence of quantum confinement on the electronic structure of the transition metal sulfide TS2. Physical Review B 2011, 83 (24), 245213. [11] Radisavljevic, B.; Radenovic, A.; Brivio, J.; Giacometti, V.; Kis, A., Single-layer MoS2 transistors. Nature Nanotechnology 2011, 6 (3), 147-150. [12] Jaramillo, T. F.; Jørgensen, K. P.; Bonde, J.; Nielsen, J. H.; Horch, S.; Chorkendorff, I., Identification of Active Edge Sites for Electrochemical H2 Evolution from MoS2 Nanocatalysts. Science 2007, 317 (5834), 100-102. [13] Nørskov, J. K.; Bligaard, T.; Logadottir, A.; Kitchin, J. R.; Chen, J. G.; Pandelov, S.; Stimming, U., Trends in the Exchange Current for Hydrogen Evolution. J. Electrochem. Soc. 2005, 152 (3), J23. [14] Hinnemann, B.; Moses, P. G.; Bonde, J.; Jørgensen, K. P.; Nielsen, J. H.; Horch, S.; Chorkendorff, I.; Nørskov, J. K., Biomimetic Hydrogen Evolution: MoS2 Nanoparticles as Catalyst for Hydrogen Evolution. Journal of the American Chemical Society 2005, 127 (15), 5308-5309. [15] Rawat, R. S., Dense Plasma Focus - From Alternative Fusion Source to Versatile High Energy Density Plasma Source for Plasma Nanotechnology. Journal of Physics: Conference Series 2015, 591, 012021. [16] Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Morozov, S. V.; Jiang, D.; Zhang, Y.; Dubonos, S. V.; Grigorieva, I. V.; Firsov, A. A., Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films. Science 2004, 306 (5696), 666-669. [17] Li, W.; Zhang, Y.; Long, X.; Cao, J.; Xin, X.; Guan, X.; Peng, J.; Zheng, X., Gas Sensors Based on Mechanically Exfoliated MoS2 Nanosheets for Room-Temperature NO2 Detection. Sensors 2019, 19 (9), 2123. [18] Zhang, W.; Zhang, P.; Su, Z.; Wei, G., Synthesis and sensor applications of MoS2-based nanocomposites. Nanoscale 2015, 7 (44), 18364-18378. [19] Meng, C.; Das, P.; Shi, X.; Fu, Q.; M¸llen, K.; Wu, Z. S. In In Situ and Operando Characterizations of 2D Materials in Electrochemical Energy Storage Devices, 2021. [20] Cheng, J.; Shen, C.; He, Y.; Wei, H.; Liu, S.; Qiu, P.; Song, Y.; Wei, S.; Wang, Z.; Zheng, X.; Peng, M., Reaction mechanism transformation of LPCVD-grown MoS2 from isolated triangular grains to continuous films. J. Alloys Compd. 2021, 853, 157374. [21] Cao, Y.; Luo, X.; Han, S.; Yuan, C.; Yang, Y.; Li, Q.; Yu, T.; Ye, S., Influences of carrier gas flow rate on the morphologies of MoS2 flakes. Chem. Phys. Lett. 2015, 631-632, 30-33. [22] Tao, J.; Chai, J.; Lu, X.; Wong, L. M.; Wong, T. I.; Pan, J.; Xiong, Q.; Chi, D.; Wang, S., Growth of wafer-scale MoS2 monolayer by magnetron sputtering. Nanoscale 2015, 7 (6), 2497-2503. [23] Tan, L. K.; Liu, B.; Teng, J. H.; Guo, S.; Low, H. Y.; Loh, K. P., Atomic layer deposition of a MoS2 film. Nanoscale 2014, 6 (18), 10584-10588. [24] Shuo, -. W.; Wen-Hui, -. W.; Jun-Peng, -. L.; Zhen-Hua, -. N., - Chemical vapor deposition growth of large-areas two dimensional materials: Approaches and mechanisms. - Acta Physica Sinica 2021, - 70 (- 2), - 026802-1. [25] Tang, L.; Tan, J.; Nong, H.; Liu, B.; Cheng, H.-M., Chemical Vapor Deposition Growth of Two-Dimensional Compound Materials: Controllability, Material Quality, and Growth Mechanism. Accounts of Materials Research 2021, 2 (1), 36-47. [26] Mouloua, D.; Kotbi, A.; Deokar, G.; Kaja, K.; El Marssi, M.; EL Khakani, M. A.; Jouiad, M., Recent Progress in the Synthesis of MoS2 Thin Films for Sensing, Photovoltaic and Plasmonic Applications: A Review. Materials 2021, 14 (12), 3283. [27] Liu, H.; Wong, S. L.; Chi, D., CVD Growth of MoSR based Twè dimensional Materials. Chem. Vap. Deposition 2015, 21, 241-259. [28] Li, S.; Lin, Y.-C.; Liu, X.-Y.; Hu, Z.; Wu, J.; Nakajima, H.; Liu, S.; Okazaki, T.; Chen, W.; Minari, T.; Sakuma, Y.; Tsukagoshi, K.; Suenaga, K.; Taniguchi, T.; Osada, M., Wafer-scale and deterministic patterned growth of monolayer MoS2via vapor–liquid–solid method. Nanoscale 2019, 11 (34), 16122-16129. [29] Yang, S. Y.; Shim, G. W.; Seo, S.-B.; Choi, S.-Y., Effective shape-controlled growth of monolayer MoS2 flakes by powder-based chemical vapor deposition. Nano Research 2017, 10 (1), 255-262. [30] Qin, B.; Ma, H.; Hossain, M.; Zhong, M.; Xia, Q.; Li, B.; Duan, X., Substrates in the Synthesis of Two-Dimensional Materials via Chemical Vapor Deposition. Chem. Mater. 2020, 32 (24), 10321-10347. [31] Kang, K. N.; Godin, K.; Yang, E.-H., The growth scale and kinetics of WS2 monolayers under varying H2 concentration. Scientific Reports 2015, 5 (1), 13205. [32] Senthilkumar, V.; Tam, L. C.; Kim, Y. S.; Sim, Y.; Seong, M.-J.; Jang, J. I., Direct vapor phase growth process and robust photoluminescence properties of large area MoS2 layers. Nano Research 2014, 7 (12), 1759-1768. [33] Zafar, A.; Zafar, Z.; Zhao, W.; Jiang, J.; Zhang, Y.; Chen, Y.; Lu, J.; Ni, Z., Sulfur-Mastery: Precise Synthesis of 2D Transition Metal Dichalcogenides. Adv. Funct. Mater. 2019, 29 (27), 1809261. [34] Wang, S.; Rong, Y.; Fan, Y.; Pacios, M.; Bhaskaran, H.; He, K.; Warner, J. H., Shape Evolution of Monolayer MoS2 Crystals Grown by Chemical Vapor Deposition. Chem. Mater. 2014, 26 (22), 6371-6379. [35] Zhou, J.; Lin, J.; Huang, X.; Zhou, Y.; Chen, Y.; Xia, J.; Wang, H.; Xie, Y.; Yu, H.; Lei, J.; Wu, D.; Liu, F.; Fu, Q.; Zeng, Q.; Hsu, C.-H.; Yang, C.; Lu, L.; Yu, T.; Shen, Z.; Lin, H.; Yakobson, B. I.; Liu, Q.; Suenaga, K.; Liu, G.; Liu, Z., A library of atomically thin metal chalcogenides. Nature 2018, 556 (7701), 355-359. [36] Yang, P.; Zou, X.; Zhang, Z.; Hong, M.; Shi, J.; Chen, S.; Shu, J.; Zhao, L.; Jiang, S.; Zhou, X.; Huan, Y.; Xie, C.; Gao, P.; Chen, Q.; Zhang, Q.; Liu, Z.; Zhang, Y., Batch production of 6-inch uniform monolayer molybdenum disulfide catalyzed by sodium in glass. Nature Communications 2018, 9 (1), 979. [37] Li, S.; Lin, Y.-C.; Zhao, W.; Wu, J.; Wang, Z.; Hu, Z.; Shen, Y.; Tang, D.-M.; Wang, J.; Zhang, Q.; Zhu, H.; Chu, L.; Zhao, W.; Liu, C.; Sun, Z.; Taniguchi, T.; Osada, M.; Chen, W.; Xu, Q.-H.; Wee, A. T. S.; Suenaga, K.; Ding, F.; Eda, G., Vapour–liquid–solid growth of monolayer MoS2 nanoribbons. Nature Materials 2018, 17 (6), 535-542. [38] Wang, H.; Zepeda-Ruiz, L. A.; Gilmer, G. H.; Upmanyu, M., Atomistics of vapour–liquid–solid nanowire growth. Nature Communications 2013, 4 (1), 1956. [39] Cun, H.; Macha, M.; Kim, H.; Liu, K.; Zhao, Y.; LaGrange, T.; Kis, A.; Radenovic, A., Wafer-scale MOCVD growth of monolayer MoS2 on sapphire and SiO2. Nano Research 2019, 12 (10), 2646-2652. [40] Feng, Y.; Zhang, K.; Wang, F.; Liu, Z.; Fang, M.; Cao, R.; Miao, Y.; Yang, Z.; Mi, W.; Han, Y.; Song, Z.; Wong, H. S. P., Synthesis of Large-Area Highly Crystalline Monolayer Molybdenum Disulfide with Tunable Grain Size in a H2 Atmosphere. ACS Applied Materials Interfaces 2015, 7 (40), 22587-22593. [41] Li, X.; Li, X.; Zang, X.; Zhu, M.; He, Y.; Wang, K.; Xie, D.; Zhu, H., Role of hydrogen in the chemical vapor deposition growth of MoS2 atomic layers. Nanoscale 2015, 7 (18), 8398-8404. [42] Li, S.; Hong, J.; Gao, B.; Lin, Y.-C.; Lim, H. E.; Lu, X.; Wu, J.; Liu, S.; Tateyama, Y.; Sakuma, Y.; Tsukagoshi, K.; Suenaga, K.; Taniguchi, T., Tunable Doping of Rhenium and Vanadium into Transition Metal Dichalcogenides for Two-Dimensional Electronics. Advanced Science n/a (n/a), 2004438. [43] Zhang, L.; Wang, G.; Zhang, Y.; Cao, Z.; Wang, Y.; Cao, T.; Wang, C.; Cheng, B.; Zhang, W.; Wan, X.; Lin, J.; Liang, S.-J.; Miao, F., Tuning Electrical Conductance in Bilayer MoS2 through Defect-Mediated Interlayer Chemical Bonding. ACS Nano 2020, 14 (8), 10265-10275. [44] Wang, W.; Shu, H.; Zhou, D.; Wang, J.; Chen, X., Ultrafast nucleation and growth of high-quality monolayer MoSe2 crystals via vapor-liquid-solid mechanism. Nanotechnology 2020, 31 (33), 335601. [45] Lee, J.; Pak, S. I.; Giraud, P.; Lee, Y.-W.; Cho, Y.; Hong, J.; Jang, A.-R.; Chung, H.-S.; Hong, W.-K.; Jeong, H. Y.; Shin, H. S.; Occhipinti, L. G.; Morris, S. M.; Cha, S.; Sohn, J. I.; Kim, J. M., Thermodynamically Stable Synthesis of Large-Scale and Highly Crystalline Transition Metal Dichalcogenide Monolayers and their Unipolar n-n Heterojunction Devices. Adv. Mater. 2017, 29 33. [46] Martín-Palma, R. J.; Lakhtakia, A., Vapor-deposition techniques. In Engineered Biomimicry, Elsevier Inc.: 2013; pp 383-398. [47] Zafar, M. S.; Farooq, I.; Awais, M.; Najeeb, S.; Khurshid, Z.; Zohaib, S., Chapter 11 - Bioactive Surface Coatings for Enhancing Osseointegration of Dental Implants. In Biomedical, Therapeutic and Clinical Applications of Bioactive Glasses, Kaur, G., Ed. Woodhead Publishing: 2019; pp 313-329. [48] Cho, H.-Y.; Nguyen, T. K.; Ullah, F.; Yun, J.-W.; Nguyen, C. K.; Kim, Y. S., Salt-assisted clean transfer of continuous monolayer MoS2 film for hydrogen evolution reaction. Physica B: Condensed Matter 2018, 532, 84-89. [49] Lee, C.; Yan, H.; Brus, L. E.; Heinz, T. F.; Hone, J.; Ryu, S., Anomalous Lattice Vibrations of Single- and Few-Layer MoS2. ACS Nano 2010, 4 (5), 2695-2700. [50] Li, H.; Zhang, Q.; Yap, C. C.; Tay, B. K.; Edwin, T. H. T.; Olivier, A.; Baillargeat, D., From bulk to monolayer MoS2: evolution of Raman scattering. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 1385-1390. [51] Kuc, A.; Zibouche, N.; Heine, T., Influence of quantum confinement on the electronic structure of the transition metal sulfide TS2. Physical Review B 2011, 83, 245213. [52] Splendiani, A.; Sun, L.; Zhang, Y.; Li, T.; Kim, J.; Chim, C.-Y.; Galli, G.; Wang, F., Emerging Photoluminescence in Monolayer MoS2. Nano Lett. 2010, 10 (4), 1271-1275. [53] Belloeil, M. In Molecular beam epitaxy growth and optical characterization of GaN/AlGaN nanowire heterostructures emitting in the ultraviolet, 2017. [54] Dahman, Y., Chapter 2 - Generic Methodologies for Characterization**By Yaser Dahman, Caroline Halim, Oswaldo Matos, and Louisa Chan. In Nanotechnology and Functional Materials for Engineers, Dahman, Y., Ed. Elsevier: 2017; pp 19-45. [55] Dumcenco, D.; Ovchinnikov, D.; Marinov, K.; Lazić, P.; Gibertini, M.; Marzari, N.; Sanchez, O. L.; Kung, Y.-C.; Krasnozhon, D.; Chen, M.-W.; Bertolazzi, S.; Gillet, P.; Fontcuberta i Morral, A.; Radenovic, A.; Kis, A., Large-Area Epitaxial Monolayer MoS2. ACS Nano 2015, 9 (4), 4611-4620. [56] Gu, W.; Shen, J.; Ma, X., Fabrication and electrical properties of MoS2 nanodisc-based back-gated field effect transistors. Nanoscale Research Letters 2014, 9 (1), 100. [57] Lee, Y. H.; Zhang, X. Q.; Zhang, W.; Chang, M. T.; Lin, C. T.; Chang, K. D.; Yu, Y. C.; Wang, J. T.; Chang, C. S.; Li, L. J.; Lin, T. W., Synthesis of large-area MoS2 atomic layers with chemical vapor deposition. Adv. Mater. 2012, 24 (17), 2320-5. [58] Zheng, B.; Chen, Y., Controllable Growth of Monolayer MoS2 and MoSe2 Crystals Using Three-temperature-zone Furnace. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 2017, 274, 012085. [59] Gnanasekar, P.; Periyanagounder, D.; Nallathambi, A.; Subramani, S.; Palanisamy, M.; Kulandaivel, J., Promoter-free synthesis of monolayer MoS2 by chemical vapour deposition. CrystEngComm 2018, 20 (30), 4249-4257. [60] Francis, L. D.; Rivas, J.; José-Yacamán, M., Understanding the structure of nanocatalysts with high resolution scanning/transmission electron microscopy. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 2014, 55, 012005. [61] Gladkikh, V.; Korolev, E.; Gladkikh, V.; Sukhachev, I., Viscosity of plasticized sulfur-extended asphalt: two-factor sequential optimization. MATEC Web Conf. 2017, 106, 03013. | |
| dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/79264 | - |
| dc.description.abstract | "擁有些許能帶差的半導體二維材料過渡金屬二硫屬化合物系列 (transition metaldichalcogenides,TMD) 為近年來相當熱門的研究主題，其中具有1.8eV直接 能帶的單層二硫化鉬具有許多特別的物理、化學性質，為一相當知名且相當具有發 展性的二維奈米材料。在二硫化鉬的製作中，化學氣相沈積法能在合理的成本下產 出高品質、大面積且層數均勻的二維二硫化鉬，是近年來最被普遍使用的一種生長 方式。在一般使用粉末作為前驅物的固氣氣成長機制 (Vapor-Solid-Solid,VSS) 中， 通常會選擇降低粉末的使用量來降低成長時的核點密度並成長出較大晶粒的二硫 化鉬，與此同時，二硫化鉬的覆蓋率也會大幅下降，而降低其實用性。我們選擇用 相當新穎的自我封蓋固液氣成長機制 (Self-Capping Vapor-Liquid-Solid, SCVLS) ， 透過共晶反應提供均勻的液態前驅物並擁有快速的成長速率，其能成長出比固氣 氣成長機制更大晶粒、更大覆蓋範圍、且層數均勻度、結晶、電子性質都更好的二 硫化鉬奈米片或薄膜。在本篇論文中，我們能透過 SCVLS 成長機製能成長出晶粒 約為 200μm 的單層二硫化鉬奈米片或是 1×1 cm2 覆蓋的單層二硫化鉬薄膜。" | zh_TW |
| dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2022-11-23T08:56:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 U0001-0701202213010000.pdf: 5680494 bytes, checksum: 478c1bb29c7204bca43c90a9995f187b (MD5) Previous issue date: 2022 | en |
| dc.description.tableofcontents | "口試委員會審定書 # 誌謝 i 中文摘要 iii ABSTRACT iv CONTENTS v LIST OF FIGURES viii Chapter 1 緒論 1 Chapter 2 文獻回顧 3 2.1 二硫化鉬之基本性質 3 2.1.1 晶體結構與成分組成 3 2.1.2 機械性質 5 2.1.3 電子性質 6 2.1.4 化學性質 7 2.2 二維二硫化鉬之取得方式 8 2.2.1 Top-down 9 2.2.2 Bottom-up 10 2.3 化學氣相沉基法成長二硫化鉬之機制 12 2.3.1 固—氣—氣 (Vapor-Solid-Solid, VSS) 成長機制 14 2.3.2 固—液—氣 (Vapor-Liquid-Solid, VLS) 成長機制 17 2.3.3 自我封蓋固—液—氣 (Self-capping Vapor-Solid-Solid, SCVLS) 成長機制 22 Chapter 3 實驗方法與分析儀器 25 3.1 自我封蓋固液氣化學氣相沉積成長試片之製作 25 3.1.1 熱蒸鍍 25 3.1.2 濺鍍 27 3.2 自我封蓋固液氣化學氣相沉積成長二硫化鉬 28 3.3 化學氣相沉積爐管高溫清理 30 3.4 二硫化鉬之轉印 30 3.5 二硫化鉬之分析 32 3.5.1 光學顯微鏡 32 3.5.2 拉曼光譜學 33 3.5.3 光致發光光譜學 35 3.5.4 原子力顯微鏡 37 3.5.5 掃描式電子顯微鏡 38 3.5.6 歐傑電子能譜 38 3.5.7 穿透式電子顯微鏡 39 3.5.8 元件電性測量 40 Chapter 4 結果與討論 42 4.1 自我封蓋固液氣化學氣相沉積成長二硫化鉬之分析 42 4.1.1 SCVLS機制成長二硫化鉬奈米片 42 4.1.2 拉曼光譜與光致發光光譜分析 44 4.1.3 於掃瞄式電子顯微鏡之歐傑電子能譜下元素分析 45 4.1.4 於穿透式電子顯微鏡下晶體分析 46 4.1.5 元件電性量測 47 4.1.6 SCVLS機制成長全覆蓋二硫化鉬薄膜 48 4.2 自我封蓋固液氣化學氣相沉積成長之參數控制 50 4.2.1 MoO3層之厚度 50 4.2.2 SiO2層之厚度 50 4.2.3 NaF層之厚度 52 4.2.4 試片加熱溫度 53 4.2.5 硫前驅物之加熱溫度與供應量 54 4.2.6 成長腔體壓力 55 Chapter 5 結論 57 REFERENCE 58 LIST OF FIGURES Fig. 2.1 常見過渡金屬二硫屬化合物TX2之元素組成圖，其中常見之過渡金屬 (藍色) 與硫屬化合物 (黃色)。[5] 4 Fig. 2.2 過渡金屬二硫屬化合物1T、2H、3R晶體組態之橫向與縱向視角示意圖。[5] 4 Fig. 2.3 二硫化鉬之機械性質實驗方式與樣品準備。透過 (a)光學顯微鏡 (b)原子力顯微鏡觀察單層二硫化鉬轉印至多孔排列之SiO2基板的影像，每個孔洞大小約為550奈米左右。 (c)奈米壓痕技術示意圖。原子力顯微鏡的探針在測量時會置於圓孔之正中央並緩慢下壓，過程中不斷監測其偏移。 5 Fig. 2.4 利用DFT/PBE模型計算之單層、雙層、四層、六層、八層與塊材二硫化鉬能帶結構。[10] 6 Fig. 2.5 (a)單層二硫化鉬場效電晶體示意圖。 (b)單層二硫化鉬場效電晶體傳輸特性，其中Vds為10mV。 (c)施加不同Vbg下，Ids-Vds之關係圖。當Vbg為10mV時，Ion/Ioff ratio為106；當Vbg為500mV時，Ion/Ioff ratio則會增至108。[11] 7 Fig. 2.6 (a)交換電流密度與DFT計算之氫原子吸附自由能變化量關係火山圖。[13] (b)於pH值0、標準氫電極的情況下計算析氫反應自由能示意圖。[14] 8 Fig. 2.7 Top-down 和 Bottom-up 兩奈米材料合成模式。[15] 8 Fig. 2.8 (a)利用膠帶進行機械剝離法流程示意圖。 (b)(c)(d)對機械剝離法之二硫化鉬奈米片進行拉曼光譜以及原子力顯微鏡之量測，其結果顯示奈米片之層數約為2-5層。[17] (e)利用鋰離子進行化學剝離法流程示意圖。[18] 10 Fig. 2.9 化學氣相沉積法成長二硫化鉬奈米片之成長機制示意圖(a) 與其在光學顯微鏡下之影像(b)。[21] 利用磁控濺鍍方式成長單層二硫化鉬薄膜實驗示意圖(c) 與在原子力顯微鏡下之影像(d)。[22] 利用原子層沉積方式成長單層二硫化鉬薄膜之示意圖(e) 與其於原子力顯微鏡下之影像(f)，薄膜與基板之高度差約為1.7 nm。[23] 12 Fig. 2.10 利用化學氣相沉積法成長二維材料種類與關鍵參數之示意圖。[25] 13 Fig. 2.11 (a)熱氣相硫化 (b)熱氣相沉積反應機制示意圖。[26] 14 Fig. 2.12 (a)VSS成長機制成長二硫化鉬設置示意圖。 (b)VSS成長機制成長三角形二硫化鉬奈米片之反應示意圖。[32] 15 Fig. 2.13 基板上不同區塊之二硫化鉬形貌示意圖。圖上1-6位置代表距離三氧化鉬粉末放置位置之近到遠，箭頭則為攜帶氣流之流向。底下1-6之影像為各區於掃描式電子顯微鏡下之二次電子影像。[34] 16 Fig. 2.14 二硫化鉬成長晶粒形貌與Mo:S比例之關係示意圖。[34] 17 Fig. 2.15 第一原理計算之二硫化鉬沿硫終止面方向成長能量圖。 (a)未加入和 (b)添加鈉輔助劑的情況下，兩者在反應能障上有明顯差異。[36] 18 Fig. 2.16 利用氯化鈉基板成長二硫化鉬奈米帶之光學顯微鏡影像(a) 和其VLS成長示意圖(b)，不斷通入的三氧化鉬氣氛和硫氣可以持續推進成長。 (c)VLS機制成長流程示意圖。[37] 19 Fig. 2.17 (a)透過Na2MoO4進行VLS成長單層二硫化鉬示意圖。也可以透過光阻製作出局部親水區域，而成長出局部分佈之單層二硫化鉬。[28] (b)對成長於SiO2、藍寶石基板和轉印至SiO2基板之二硫化鉬進行X射線光電子能譜分析，可發現在經過濕式轉印後鈉元素的訊號消失，顯示其並無殘留於二硫化鉬晶體中。[39] 20 Fig. 2.18 (a)利用VLS機制成長二維釩或錸摻雜之二硫化鉬、二硫化鎢實驗示意圖。透過混合不同比例的過渡金屬鈉酸鹽來製作不同的摻雜程度[42]。 (b), (c)有釩摻雜和 (d), (e)原始單、雙二硫化鉬之電子性質。有釩摻雜之單層二硫化鉬顯示為雙極性而雙層顯示為p-type性質，無摻雜之二硫化鉬其單雙層皆顯示為n-type。[43] 21 Fig. 2.19 (a)-(f) SCVLS成長機制示意圖。 (g)透過SCVLS成長單層二硫化鉬奈米片之光學顯微鏡影像。其晶粒最大可達1.1 毫米。 (h) 二硫化鉬晶粒邊緣有些微雙層的條紋，可能為末端殘留之液體Na2Mo2O7在冷卻時仍受到硫化而形成雙層二硫化鉬，證明了SCVLS機制下液體受限僅能往橫向流動的現象。[4] 23 Fig. 2.20 (a)透過調整硫通入時間來達到不同的自我封蓋效果。 (b)根據即時或延後通入硫氣，其動態上不同的自我封蓋效果可成長出 (c)單層 (d)雙層 (e)三層之二硫化鉬奈米片。 除了光學顯微鏡影像亦可透過 (f)拉曼光譜以及 (g)光致發光光譜來確認二硫化鉬之層數關係。[4] 24 Fig. 3.1 成長用試片示意圖。使用的基板為c-plane藍寶石基板，依序鍍上MoO3、SiO2、NaF三層，其中MoO3和NaF層使用熱蒸鍍的方式鍍上，而SiO2則是使用濺鍍的方式。 25 Fig. 3.2 熱蒸鍍法之簡易示意圖。[46] 26 Fig. 3.3 MoO3 (NaF)薄膜之熱蒸鍍示意圖，蒸鍍時腔體需維持於高真空，乘載試片之載台須維持等速率旋轉以達到均勻鍍膜之效果。 26 Fig. 3.4 濺鍍鍍膜簡示圖。[47] 腔體須保持高真空，利用加速的氬離子撞擊靶材使其分子飛濺並沉積於基板上。 27 Fig. 3.5 硫固體前驅物。將硫粉置於石英舟中一同加熱後冷卻，得到凝固之硫固體，作為後續化學氣相沉積成長之硫前驅物來源。 28 Fig. 3.6 化學氣相沉積法實驗裝置示意圖。 28 Fig. 3.7 化學氣相沉積法成長二硫化鉬之升溫曲線圖。 29 Fig. 3.8 成長後管壁硫殘留示意圖。因加熱帶與加熱爐之間溫度較低，硫氣較容易冷卻凝結於此。 30 Fig. 3.9 一般利用濕蝕刻方式轉印二硫化鉬流程圖。[48] 31 Fig. 3.10 自我封蓋固液氣成長機制成長之二硫化鉬轉印示意圖。 (a) 成長試片塗布上PMMA後可輕易利用去離子水將PMMA/二硫化鉬與基板分離。 透過光學顯微鏡觀察成長後的試片(b) 及快速乾淨轉印至SiO2基板(c) 和碳膜銅網上(d) 的結果。 32 Fig. 3.11 二硫化鉬於光學顯微鏡下之畫面。 (a)單層 (b)雙層 (c)多層二硫化鉬與基板在光學顯微鏡下皆有不同的光學對比。 33 Fig. 3.12 沿[1000]晶面方向觀察二硫化鉬晶體塊材之四種拉曼模式與一種紅外線模式(E1u) 的原子振動示意圖。[49] 34 Fig. 3.13 (a)不同層數二硫化鉬的拉曼光譜。其中兩條虛線代表塊材時的兩峰值位置。 (b)兩特徵峰之峰值與層數間的變化關係圖。[50] 34 Fig. 3.14 (a) E2g1和A1g兩特徵峰之積分強度和相對比例與層數間關係圖。 (b) E2g1和A1g兩特徵峰之半高寬與層數間的關係圖。[49] 35 Fig. 3.15 單層、雙層、四層、六層、八層與塊材之二硫化鉬DFT/PBE模擬能帶結構。[51] 36 Fig. 3.16 (a)單層、雙層、六層和塊材二硫化鉬之光致發光光譜。 (b)依據拉曼強度標準化光致發光強度與層數之關係圖。可以更清楚看見單層和多層間光致發光的強度差異。[52] 37 Fig. 3.17 電子照射交互作用下各訊號來源範圍示意圖。[53] 38 Fig. 3.18 歐傑電子效應示意圖。 (A)一入射電子將一內層電子游離，而一外層電子回填該空軌域，過程中放出之x-ray再將依外層電子游離，該電子便為毆傑電子。 (B)歐傑電子的能量能傳達元素種類的資訊，其為三能階間的能量差。[54] 39 Fig. 3.19 不同區域二硫化鉬之穿透式電子顯微鏡選區繞射圖。 (a)夾角60度邊緣區域。 (b)夾角90度邊緣區域。[55] 40 Fig. 3.20 (a) 背向閘極場效電晶體結構示意圖。[56] (b)單、雙層之二硫化鉬其渠道電導—閘電壓示意圖，其中載子遷移率µ和線性區斜率呈正相關。 (c)在維持VDS=8V下測量電流密度—閘電壓關係示意圖，其中單、雙層二硫化鉬皆有on/off ratio≅5×108的優異表現。[4] 41 Fig. 4.1 (a)SCVLS成長試片成長前(左)與成長後(右)之影像。 (b)SCVLS成長之單層二硫化鉬奈米片與 (c)其轉印至二氧化矽基板的光學顯微鏡影像。 (d)SCVLS成長單層二硫化鉬奈米片於二氧化矽基板上之原子力顯微鏡影像與區段(紅線)高度—距離關係示意圖。 43 Fig. 4.2 於二氧化矽基板上進行VSS成長二硫化鉬之 (a)光學顯微鏡影像與 (b)掃描式電子顯微鏡影像。 44 Fig. 4.3 SCVLS成長二硫化鉬奈米片與成長核點之 (a)拉曼光譜 (b)光致發光光譜示意圖。 45 Fig. 4.4 (a)SCVLS成長之二硫化鉬與 (a)轉印之二氧化矽基板的歐傑電子能譜。 (c)單層二硫化鉬奈米片之SEM影像與其進行 (d)鉬、(e)矽、(f)硫的歐傑電子映像影像。 46 Fig. 4.5 SCVLS成長之二硫化鉬轉印至碳膜銅網之 (a)光學顯微鏡影像與其在TEM中的 (b)繞射影像 和(c)高解析影像和 (d)在STEM中的高角度暗場影像。 47 Fig. 4.6 (a)單層二硫化鉬製作之背向閘極場效電晶體示意圖與 (b)光學顯微鏡影像。 (c)電導—閘極電壓關係示意圖。 (d)電流密度—閘極電壓之對數單位關係示意圖。 48 Fig. 4.7 (a)SCVLS成長二硫化鉬薄膜之試片。 (b)SCVLS成長二硫化鉬薄膜與 (c)轉印至二氧化矽基板之光學顯微鏡影像。 SCVLS成長單層二硫化鉬薄膜之 (d)拉曼光譜與 (e)光致發光光譜。 49 Fig. 4.8 (a)2 nm (b)3 nm (c)5 nm的MoO3厚度之SCVLS成長二硫化鉬光學顯微鏡影像。其中SiO2層和NaF層的厚度為7nm和20nm，成長時間為10分鐘。 50 Fig. 4.9 (a)試片升溫進行SCVLS成長二硫化鉬示意圖。升溫後MoO3蒸氣會穿破SiO2層並與上方NaF進行共晶反應形成液體Na2Mo2O7。[4] (b)成長用試片SiO2層之原子力顯微鏡影像。 (c)(d)7 nm和 (e)(f)8.75 nm厚SiO2層參數下的轉印後SiO2層表面原子力顯微鏡影像及其成長之二硫化鉬光學顯微鏡影像。其中MoO3和NaF層的厚度為3.5nm和18nm，成長時間為10分鐘。 52 Fig. 4.10 (a)30 nm (b)20 nm (c)18 nm (d)15 nm NaF厚度之SCVLS成長二硫化鉬光學顯微鏡影像。其中MoO3和SiO2層的厚度為2nm和7nm，成長時間為10分鐘。 53 Fig. 4.11 以(a)745℃ (b)760℃ (c)800℃ (d)850℃ (e)900℃加熱試片進行SCVLS成長二硫化鉬之光學顯微鏡影像。其中MoO3/SiO2/NaF三層厚度為2nm/7nm/20nm，成長時間為10分鐘。 54 Fig. 4.12 (a)硫飽和蒸氣壓與溫度的關係示意圖。[61] 以 (b)150℃和 (c)210℃ 加熱硫進行SCVLS成長二硫化鉬之光學顯微鏡影像。其中MoO3/SiO2/NaF三層厚度為2nm/8.75nm/20nm，基板加熱溫度為800℃，成長時間為7分鐘。 55 Fig. 4.13 (a)SCVLS成長機制下垂直驅動力與橫向流動驅動力示意圖。[4] (b)15 torr (c)30 torr (d)60 torr成長壓力下成長二硫化鉬之光學顯微鏡影像。其中MoO3/SiO2/NaF三層厚度為2nm/7nm/20nm，基板加熱溫度為800℃，成長時間為10分鐘。 56 " | |
| dc.language.iso | zh-TW | |
| dc.title | 利用自我封蓋固液氣化學氣相沉積法成長單層二硫化鉬 | zh_TW |
| dc.title | Monolayer Molybdenum Disulfide Growth by Self-Capping Vapor-Liquid-Solid Mechanism under Chemical Vapor Deposition | en |
| dc.date.schoolyear | 110-1 | |
| dc.description.degree | 碩士 | |
| dc.contributor.oralexamcommittee | 温政彥(Hsin-Tsai Liu),張文豪(Chih-Yang Tseng) | |
| dc.subject.keyword | 過渡金屬二硫屬化合物,二硫化鉬,化學氣相沉積法,自我封蓋固液氣成 長機制, | zh_TW |
| dc.subject.keyword | Transition Metal Dichalcogenides,Molybdenum disulfide,Chemical Vapor Deposition,Self-Capping Vapor-Liquid-Solid mechanism, | en |
| dc.relation.page | 63 | |
| dc.identifier.doi | 10.6342/NTU202200023 | |
| dc.rights.note | 同意授權(全球公開) | |
| dc.date.accepted | 2022-01-26 | |
| dc.contributor.author-college | 工學院 | zh_TW |
| dc.contributor.author-dept | 材料科學與工程學研究所 | zh_TW |
| 顯示於系所單位： | 材料科學與工程學系 | |
文件中的檔案：
| 檔案 | 大小 | 格式 | |
|---|---|---|---|
| U0001-0701202213010000.pdf | 5.55 MB | Adobe PDF | 檢視/開啟 |
系統中的文件，除了特別指名其著作權條款之外，均受到著作權保護，並且保留所有的權利。