二维1T’/2H-MoTe2垂直同质结的可控制备及其对电极接触改善的研究

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二维MoTe2由于具有丰富的能带结构和晶相结构以及优异的光电性质而倍受关注。然而,目前对于MoTe2的研究和应用存在一定的挑战。一方面,由于Mo原子和Te原子之间反应活性低,且各晶相之间的能量差很小,容易发生晶相转变,导致MoTe2单晶纳米片的制备较为困难。另一方面,器件制作过程中金属与半导体接触时产生的肖特基势垒、金属与材料的化学键合、费米钉扎以及界面污染等问题都会显著增大器件的接触电阻,从而降低器件的性能。针对以上挑战,本文以二维半导体MoTe2为研究对象,采用一步化学气相沉积的方法,合成了1T’/2H-MoTe2垂直同质结,同时以金属性1T’相MoTe2为接触电极,实现了2H-MoTe2半导体器件中电极接触电阻的显著改善,主要研究内容如下:1.1T’/2H-MoTe2垂直同质结的气相沉积制备:首次利用熔融盐辅助的化学气相沉积(CVD)的方法,构建限域空间、控制反应的温度、熔融盐的比例等生长参数首次制备得到了大尺寸的1T’/2H-MoTe2垂直同质结纳米薄片。通过原子力显微镜对样品的形貌和厚度进行表征,得到的同质结厚度很薄,证实其上层的1T’-MoTe2可以实现单层生长。探究了温度对1T’/2H-MoTe2垂直同质结生长的影响,并对1T’/2H-MoTe2垂直同质结的生长机理进行了分析。2.1T’/2H-MoTe2垂直同质结对电极接触的改善:以2H相为沟道,将电极分别全部搭在1T’/2H-MoTe2垂直同质结的1T’相和2H相上,构建了1T’接触和金属接触两种接触类型的器件。通过对两种接触类型的器件的测试,发现1T’接触对器件的导电性、光电探测等性能均有明显的改善。利用电流-电压法对变温FET测试的肖特基势垒进行提取,结果证明1T’接触的肖特基势垒远低于金属接触。同时,原位生长的1T’相MoTe2保证了金属-半导体接触界面的清洁,也有利于改善电极的接触。
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