通過CVD的方法在不同的基地上合成了單層MoS2原子薄膜苗缩。選擇三種不同的基地來合成，將SiO2作為非晶襯底声诸，Al2O3或GaN作為六方晶系襯底酱讶。發(fā)現(xiàn)Al2O3的晶格常數(shù)不能和MoS2很好的匹配，而GaN的晶格常數(shù)可以和MoS2很好的匹配彼乌。研究了在三個不同的基地上單層MoS2原子薄膜疇的取向性質(zhì)并且發(fā)現(xiàn)在晶格匹配的GaN基地上合成的MoS2疇相比于在SiO2或Al2O3基底上可以更好的線性排列浴麻。此研究為合成大尺寸得问、單層和單疇的MoS2原子膜提供了一種有效的路徑。
通過CVD方法在不同的基地上對MoS2進行大面積生長
拉曼光譜的測試采用商用的顯微拉曼設(shè)備（XperRam）软免，包括一個泵浦固體激光器（波長為532nm）宫纬，拉曼系統(tǒng)還配備一個激光掃描系統(tǒng)，其空間分辨率為20nm膏萧。物鏡（Olympus, MPLFLN 40X, NA=0.75）被用于聚焦激光漓骚，點的尺寸大約為1um。每個光譜的曝光時間為500ms榛泛，入射激光功率為2mW蝌蹂。拉曼光譜已經(jīng)被廣泛用于研究二維材料的振動特性并且定量確定他們的厚度。
圖1顯示了通過CVD的方法在SiO2襯底上合成了單層單疇四方三形狀的MoS2薄膜一個區(qū)域的拉曼光譜成像曹锨。此三方MoS2薄膜的尺寸為~30um孤个。MoS2薄膜的拉曼光譜通過兩個主峰進行表征。一個被指認為E_2g^1模式（對應(yīng)于在x-y層面Mo和S原子的振動模式）沛简，一個被指認為A_1g模式（對應(yīng)于單胞中z軸方向兩個S原子的振動模式）齐鲤。峰的精確位置對應(yīng)于E_2g^1和A_1g的振動模式，并且強度的比值依賴于MoS2樣品層的厚度椒楣。從圖1（a）和（b）拉曼光譜頻率圖像中可知给郊，E_2g^1和A_1g峰的位置分別位于384cm-1和405cm-1。這些峰確定了合成的三方薄膜確是MoS2原子薄膜捧灰。值得注意的是兩個峰的頻率差為21cm-1淆九，表明三方MoS2薄膜是單層的MoS2的原子薄膜。圖1（c）和（d）顯示在384cm-1（E_2g^1）和405cm-1（A_1g峰）處得到了拉曼光譜強度成像毛俏。
這些成像在這兩個特定頻率上有均勻的強度炭庙。這意味著MoS2薄膜有均勻的厚度因為當(dāng)MoS2的厚度改變時峰的位置將會改變就是不均勻的。也觀察到MoS2三方薄膜的近中心區(qū)域有一些缺陷煌寇，即這里也沒有MoS2信號煤搜。這也可能為在這些缺陷區(qū)域有MoS2組成的成核。圖1得到了在一個非晶的SiO2襯底上合成了MoS2薄膜的拉曼光譜成像唧席。也在不同襯底上合成了MoS2薄膜：Al2O3和GaN且它們都是六方結(jié)構(gòu)的單晶擦盾。使用CVD方法在石英管中合成MoS2的過程中，汽化的Mo和S進行結(jié)合并且沉積在基底上淌哟，因此結(jié)晶度迹卢、原子結(jié)構(gòu)和基底的晶格常數(shù)都是很重要的因子。Al2O3和GaN都具有六方原子結(jié)構(gòu)徒仓，其和MoS2的六方結(jié)構(gòu)很相似腐碱。如果基底的晶格常數(shù)可MoS2的晶格常數(shù)很好的匹配，然后MoS2的單疇可能傾向于少于晶界的方向直線排列。Al2O3和GaN的晶格常數(shù)分別為4.76?和3.18?症见，并且和MoS2薄膜的晶格常數(shù)3.17?做比較喂走。因此，Al2O3的晶格常數(shù)和MoS2的不匹配谋作，然而卻可以和GaN相匹配芋肠。
圖1. （a）和（b）得到了在SiO2基底上合成MoS2薄膜的拉曼光譜頻率成像圖，表明E_2g^1和A_1g峰分別在384cm-1和405cm-1處遵蚜；（c）和（d）在特定頻率下的拉曼強度圖譜
圖2（a）-（c）顯示了在SiO2帖池，Al2O3和GaN基地上分別和成的MoS2。左邊的圖為光學(xué)成像圖右邊的圖為相關(guān)三方MoS2單膜的角取向圖吭净。為了方便睡汹，用紅色點虛線三角形框內(nèi)來分析光學(xué)圖中的MoS2疇的方向。圖2（a）表明其角度沒有偏向寂殉，右邊的點圖顯示MoS2三方薄膜方向角相當(dāng)?shù)碾S機分布囚巴，在MoS2薄膜上這種隨機的分布是因為非晶SiO2基底沒有晶體結(jié)構(gòu)，汽化的Mo和S沒有很好的生長環(huán)境友扰。在Al2O3基底上作為一個晶格常數(shù)為4.76?的六方晶體也不能和MoS2很好的匹配彤叉，MoS2薄膜的疇有一個60o的角度偏向排列，但是排列并不好焕檬。由于Al2O3的六方晶體結(jié)構(gòu)，Mo和S可以更好的沉積在特定的點上澳泵。然而实愚，由于晶格常數(shù)的差異導(dǎo)致了晶格應(yīng)力的變化，MoS2的疇不是線性的兔辅。相反腊敲，GaN基底作為一個具有3.18?晶格常數(shù)的六方晶體可以很好的和MoS2薄膜相匹配，MoS2薄膜的疇沿60o方向排列明顯维苔，這是因為不僅僅是只有Mo和S可以沉積在六方原子結(jié)構(gòu)特定的點上碰辅，而且晶格匹配合成條件可以減弱MoS2的晶格應(yīng)力。并且介时，在合成過程中没宾，晶格匹配的GaN可以控制面缺陷的形成。
圖2. MoS2疇左邊的光譜圖像和右邊的相關(guān)角度分析點圖在基底（a）SiO2沸柔，（b）Al2O3和（c）GaN上循衰；左邊圖譜的出去譜圖顯示了疇方向的參考，右邊顯示了單個MoS2疇的相關(guān)方向
相關(guān)文獻：Woanseo Park, Hyung Joon Kim, etc. Domain Aligned Growth of Molybdenum Disulfide on Various substrates by Chemical Vapor Deposition[J]. Science of Advanced Materials, 2016, 8: 1683-1687.
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