陳昇暉
戴朝義

二硫化鉬由於良好的光電特性,如高載子遷移率、能隙可透過層數調節等,被視為擁有突破傳統半導體材料物理極限的潛能,因此人們開始對其進行大量的研究。本研究旨在研究如何低溫成長均勻的可控層數二硫化鉬薄膜,我們使用兩種製程方法,並比較成長的結果。 第一種方法為兩階段化學氣相沉積製程,先濺鍍鉬薄膜,接著利用硫粉對鉬薄膜進行硫化。第二種方法為一階段物理氣相沉積製程,直接在濺鍍鉬靶材時通入硫化氫,使鉬及硫原子產生化學反應,成長二硫化鉬薄膜。兩種實驗方法皆透過調整濺鍍時間、功率及溫度等參數,以找出最佳的製程條件。 本研究利用拉曼光譜、X 射線光電子能譜儀及 PL 光譜,確認薄膜分子結構、元素分析及光致發光效率外,也使用拉曼區域掃描(Raman Mapping)及原子力顯微鏡,分析薄膜的均勻性及表面粗糙度。實驗結果顯示兩種製程方法皆可透過調控濺鍍時間控制層數,然而在粗糙度及均勻性方面,一步法成長的薄膜粗糙度為 0.318nm,明顯低於兩步法製程的薄膜粗糙度 3.62 nm,在 mapping 結果也具有更好的均勻性。不僅如此,一步法在 190 °C成長的薄膜,其光致發光效率和兩步法於 550 °C成長差不多。從研究結果確認,以一步法製程能在較低溫便成長出具良好光致發光效率,且均勻的平整二硫化鉬薄膜。