基于二维锑原子晶体的场效应晶体管(3)
石墨烯虽然发展前景十分广阔，但是在使用于场效应晶体管的制备时仍存在一些问题。石墨烯的零带隙特点使得其制备的晶体管开关比太低，在使用上存在不足。目前实验室制备的石墨烯器件主要是搭建在从石墨中剥离的石墨片上，不适合工业上大规模使用。大面积石墨烯薄膜的制备仍然比较困难。
1.1.2 二硫化钼
二文材料作为目前材料领域最热门的研究课题之一，受到了各种学科的研究者们大量关注。类石墨烯二硫化钼就是近来比较受到关注的二文材料之一。它一种具有片层结构的二文晶体材料，是由吹冰方晶系的单层或多层二硫化钼组成的10。中间一层钼原子层与其上下两层硫原子层构成了一个二硫化钼单层, 钼原子与硫原子以共价键连接形成二文结构; 多层二硫化钼一般由不超过五层的单层二硫化钼组成,层间有较弱的范德华力, 层间距大约是 0.65 nm11。
与石墨烯的零带隙不同，类石墨烯二硫化钼存在 1.29-1.90 eV 的能带隙。二硫化钼晶体的能带隙为 Eg =1.29 eV，电子为非竖直式跃迁；但当硫化钼片层厚度小于 100 nm 时，能隙会由于量子效应而变大，单层二硫化钼的能带隙达到1.90 eV，电子的跃迁方式变为竖直跃迁12。
二文二硫化钼有可以通过厚度控制的能带隙，在微电子器件方面有更大的应用范围。二文二硫化钼由于其厚度较薄，可以用于制备纳米尺度的微电子器件，超越体硅材料的工艺极限。但是, 片层结构的二文二硫化钼是很难通过一般方法制备的，如果需要大量产业化应用二文二硫化钼，那么就必须得到一种简单廉价的方式制备大面积高质量的二文二硫化钼。目前制备二文二硫化钼的方法主要有以下几种。
微机械力剥离法是使用胶带的粘性剥离二硫化钼粉末，克服其片层之间的范德华力，使片层相互分离，从而得到二文二硫化钼的方法。Frindt 第一个利用微机械力剥离法得到了几层至几十层厚的二硫化钼13。微机械力剥离法是目前最常用的制备二硫化钼的方法，因为操作简便，能得到较薄的二文二硫化钼。微机械剥离法能到单层二硫化钼且具有较高的载流子迁移率, 一般用于制作场效应晶体管; 不足之处是制备量少和可重复性差。
Morrison 等在1986年第一次通过锂离子插层法制得单层二硫化钼14。其操作过程是先将锂离子插层剂插入到二硫化钼粉末中, 在片层间隙形成化合物,形成的插层化合物与溶剂(一般是水, 也可选用稀酸或低沸点的醇类)剧烈反应，生成大量氢气使二硫化钼的层间压力增大,破坏其范德华力，使片层分离进而得到多层甚至单层二硫化钼。锂离子插层法操作过程比较繁琐, 但它剥离范围广，效率高，不仅可以剥离二硫化钼，而是可以将几乎所有的层状化合物剥至单层。
液相超声剥离法是一种较新的方法。Coleman等向二硫化钼粉末中添加N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP), 然后进行超声震荡。然后取出混合液进行离心，将上清液在真空中干燥处理从而制得二文二硫化钼15。液相超声法要求在液体中进行二文材料制备，辅以超声手段，超声功率对这种方法的效果有很大影响。液相超声法剥离效率和得到的材料厚度稍微低于前两种方法, 但它操作简单方便且适合大批量工业化生产。
二文二硫化钼是一种直接带隙半导体，使用其制备的场效应晶体管能够得到较大的开关电流比、高载流子迁移率以及很低的耗能。Kis等先用微机械剥离法制得单层二硫化钼，将其转移到表面有270 nmSiO2 的硅基片上，使用电子束刻蚀法制得50 nm厚的金电极, 然后让器件退火以减小电阻, 最后用原子层积法制作 30nm 厚的二氧化铪作为栅极介电层，通过电学表征得到器件的阈值电压在-4 V，开/关电流比达到 108，电子迁移率达到 217 cm2V-1s-1。
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