9% )作为吹扫气体。并且，准备Si02(300nm)/Si晶片作为衬底。
[0066]利用高纯氮作为载气将六羰基钼(Mo(C0)6)供应到在真空状态下容纳Si晶片的反应器中。使反应器内部的压力保持在约1.43托。钼前驱体供应时间分别为1秒、2秒、3秒、4秒和5秒。在1.75托的压力下供应高纯氮(N2)作为吹扫气体以去除过量的六羰基钼(Mo(C0)6)和副产物。在利用氮气的吹扫过程之后，以1.1托的压力将二甲基二硫醚供应到反应器中。硫前驱体供应时间分别为0.5秒、1秒、1.5秒和2秒。然后，通过以1.75托的压力供应高纯氮来去除保持未反应的过量硫前驱体。在这些过程期间，反应器内部的温度分别在 60、80、90、95、100、110、120 和 140 °C 下保持恒定。
[0067]该程序在图1中示意性示出。通过重复该程序来制造MoS2薄膜。在不同沉积温度下通过执行100次循环制造的薄膜的厚度在图3a中示出。
[0068]将通过该程序生长的样品放置在配有灯式加热器的室中并且在485°C下热处理2小时。
[0069]对比例
[0070]以与实施例中相同的方式制造Mo03薄膜，不同的是使用臭氧(03)代替硫前驱体。
[0071]测试实施例
[0072]<测试实施例1:拉曼光谱的测量>
[0073]利用532-nm激光来测量在实施例中制造的MoS2薄膜的拉曼光谱。结果在图2中示出。
[0074]如由图2中可见的，分别在381.14cm 1和406.96cm 1处观察到MoS 2的面内振动峰和面外振动峰。通过这点，证实了在实施例中制造的MoS2薄膜对应于MoS 2(2H相)。
[0075]<测试实施例2:沉积温度的影响的比较>
[0076]观察在50至150°C的不同沉积温度下制造的实施例和对比例的薄膜的厚度。结果在图3a和3b中示出。
[0077]如由图可见的，实施例的MoS2薄膜(图3a)显示100至120°C的ALD温度窗口，在该温度窗口内不管温度如何变化，薄膜的厚度都保持恒定，没有显著变化。与此相比，对比例的Mo03薄膜(图3b)显示出157至172°C的不同ALD温度窗口。也就是说，还发现，与实施例中相比，对比例中ALD温度窗口形成在较高的温度范围处。
[0078]另外，监测100次循环期间膜厚度随钼前驱体的供应时间和硫前驱体的供应时间的变化的结果在图4a和4b中示出。对于形成Mo层的钼前驱体(图4a)，膜厚度一直增加直至3秒，然后保持恒定，之后没有显著变化。与之相比，对于在室温下为液体但是具有良好挥发性的硫前驱体(图4b)，其在非常短的供应时间内通过化学吸附而达到饱和。
[0079]实施例的MoS2薄膜的厚度可以被控制在原子层尺度上，原因是它是通过重复的循环形成的。如由图5可见的，厚度随循环次数线性增加，因此，可以根据需要来制造具有期望厚度的薄膜。也就是说，可以通过控制制造过程期间的循环次数来控制实施例的MoSJ^膜的厚度。
[0080]<测试实施例3:热处理效果的比较>
[0081]研究了实施例的MoS2薄膜的结晶度是否可以通过热处理而得到改善。将制造的样品放置在配有灯式加热器的室内并且在485°C下热处理2小时。结果在图6中示出。
[0082]如由图6可见的，在热处理之后，出现了明显的MoS2(002)峰。在热处理之前由于结晶度差而没有观察到峰。因此，需要进行热处理。具体而言，热处理可以在400至1000°C下进行。
[0083]本领域技术人员会理解，在前述描述中公开的构思和具体实施方案可以被容易地用作修改或设计用于实施与本公开相同的目的的其它实施方案的基础。本领域技术人员还会理解，这样的等同实施方案并不脱离如在所附权利要求中阐述的本公开的精神和范围。
【主权项】
1.一种MoS 2薄膜，所述MoS 2薄膜是由钼前驱体和硫前驱体形成的并且是通过原子层沉积方法生长的。2.根据权利要求1所述的MoS2薄膜，其中，所述钼前驱体是选自M0F6、M0C1#PM0(CO)6中的一种或更多种。3.根据权利要求1所述的MoS2薄膜，其中，所述硫前驱体是二烷基二硫醚或二卤代二硫醚。4.根据权利要求1所述的MoS2薄膜，其中，所述MoS 2薄膜的拉曼光谱具有在375至385cm 1和400至410cm 1处观察到的峰。5.根据权利要求1至4中任一项所述的MoS2薄膜，其中，所述MoS 2薄膜被包含在选自晶体管的半导体活性层、用于析氢反应的催化剂和锂离子电池的电极中的任一种中。6.根据权利要求2或3所述的MoS2薄膜，其中，所述钼前驱体是Mo (CO) 6，所述硫前驱体是二甲基二硫醚。7.根据权利要求6所述的MoS2薄膜，其中，所述原子层沉积方法的ALD温度窗口为100至 120。。。8.一种用于制造MoS 2薄膜的方法，其包括: 1)通过将钼前驱体供应到处于真空状态下的反应器中来在衬底上形成包含Mo的化学官能团层； 2)在步骤1)之后通过将惰性气体供应到所述反应器中来去除没有形成包含Mo的化学官能团层的过量钼前驱体和副产物； 3)通过将硫前驱体供应到所述反应器中使硫前驱体化学吸附到所述包含Mo的化学官能团层来形成MoS2原子层；和 4)在步骤3)之后通过将惰性气体供应到所述反应器中来去除在步骤3)中没有被吸附的硫前驱体和副产物。9.根据权利要求8所述的用于制造MoS2薄膜的方法，其中，所述钼前驱体是选自MoF6、MoCljP Mo(CO) 6中的一种或更多种。10.根据权利要求8所述的用于制造MoS2薄膜的方法，其中，所述硫前驱体是二烷基二硫醚或二卤代二硫醚。11.根据权利要求9或10所述的用于制造MoS2薄膜的方法，其中，所述钼前驱体是Mo (CO) 6，所述硫前驱体是二甲基二硫醚。12.根据权利要求11所述的用于制造MoS2薄膜的方法，其中，步骤3)中原子层沉积的ALD温度窗口为100至120°C。13.根据权利要求8所述的用于制造MoS2薄膜的方法，其中，在步骤1)中，以0.1至10托的压力来供应所述钼前驱体。14.根据权利要求8所述的用于制造MoS2薄膜的方法，其中，在步骤3)中，以0.1至10托的压力来供应所述硫前驱体。15.根据权利要求8所述的用于制造MoS2薄膜的方法，其中，在重复步骤1)至4)时所述此52薄膜的厚度增加，并且所述MoS 2薄膜的厚度由步骤1)至4)的重复次数确定。16.根据权利要求15所述的用于制造MoS2薄膜的方法，其还包括在重复步骤1)至4)之后的热处理。17.根据权利要求16所述的用于制造MoS2薄膜的方法，其中，在400至1000°C下进行所述热处理。18.根据权利要求8所述的用于制造MoS2薄膜的方法，其中，通过所述方法制造的MoS 2薄膜的拉曼光谱具有在375至385cm 1和400至410cm 1处观察到的峰。19.根据权利要求8至18中任一项所述的用于制造MoS2薄膜的方法，其中，通过所述方法制造的MoS2薄膜被包含在选自晶体管的半导体活性层、用于析氢反应的催化剂和锂离子电池的电极中的任一种中。
【专利摘要】本发明涉及MoS2薄膜及其制造方法。本发明提供MoS2薄膜和用于通过原子层沉积方法来制造MoS2薄膜的方法。特别地，在不使用有毒气体如H2S作为硫前驱体的情况下通过原子层沉积方法来制造MoS2薄膜。因而，本发明是生态友好的。而且，可以在制造过程期间防止制造设备被损害和污染。另外，可以通过将MoS2薄膜的厚度精确调节到原子层的水平来制造MoS2薄膜。
【IPC分类】C23C16/448, C23C16/06
【公开号】CN105408516
【申请号】CN201380078541
【发明人】闵耀燮
【申请人】建国大学校产学协力团
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2013年8月13日
【公告号】EP3037569A1, US20160168694, WO2015016412A1