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近日，由中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所起草，TC279(全國(guó)納米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì))歸口的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃《納米技術(shù) 拉曼光譜法測(cè)量二硫化鉬薄片的層數(shù)》征求意見稿已編制完成，現(xiàn)公開征求意見。
二硫化鉬薄片具有優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)等性能，在學(xué)術(shù)屆和工業(yè)屆都引起了廣泛的關(guān)注，已成為新一代高性能納米光電子器件國(guó)際前沿研究的核心材料之一。二硫化鉬薄片作為二維層狀材料的代表，其層數(shù)或者厚度顯著影響其光學(xué)和電學(xué)等性能。例如，單層二硫化鉬薄片為直接帶隙半導(dǎo)體，多層二硫化鉬薄片為間接帶隙半導(dǎo)體，且?guī)峨S層數(shù)增加而逐漸降低，但場(chǎng)效應(yīng)遷移率和電流密度會(huì)隨之提高，進(jìn)而通過(guò)調(diào)控二硫化鉬薄片的層數(shù)實(shí)現(xiàn)與其相關(guān)的光電探測(cè)器、光電二極管、太陽(yáng)能電池和電致發(fā)光器件的可控性能。所以，快速準(zhǔn)確地表征二硫化鉬薄片的層數(shù)對(duì)于其生產(chǎn)制備和相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義，也是深入研究二硫化鉬薄片的物理和化學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)和其開發(fā)應(yīng)用的核心。
拉曼光譜作為一種快速、無(wú)損和高靈敏度的光譜表征方法，已被廣泛地應(yīng)用于二硫化鉬薄片的層數(shù)測(cè)量。比如，單層和多層二硫化鉬薄片的拉曼光譜中，高頻拉曼振動(dòng)模——E2g1 和A1g的峰位差值隨二硫化鉬薄片的層數(shù)而遞增，兩層及以上的二硫化鉬薄片中低頻拉曼振動(dòng)模——呼吸(LB)模和剪切(S)模的峰位與二硫化鉬薄片的層數(shù)具有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。同時(shí)，對(duì)于制備在氧化硅襯底上的二硫化鉬薄片，二硫化鉬下方硅襯底的拉曼峰的強(qiáng)度也與其上二硫化鉬薄片的層數(shù)呈現(xiàn)單調(diào)變化的關(guān)系。因此，利用上述拉曼光譜參數(shù)特征，就可以準(zhǔn)確地測(cè)量二硫化鉬薄片的層數(shù)。
由于不同方法制備的二硫化鉬薄片在結(jié)晶性和微觀結(jié)構(gòu)上存在較大差異，現(xiàn)有任何一種表征方法均不是具有確定意義的通用手段。在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)二硫化鉬薄片的結(jié)晶性和微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)選擇一種或多種合適的表征方法對(duì)其層數(shù)進(jìn)行綜合分析。
本文件的制定，將為利用拉曼光譜法進(jìn)行機(jī)械剝離方法制備的二硫化鉬薄片的層數(shù)測(cè)量提供科學(xué)可靠的依據(jù)以及標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)方法，并促進(jìn)拉曼光譜在納米技術(shù)領(lǐng)域及二維材料產(chǎn)業(yè)中的推廣應(yīng)用，為二硫化鉬薄片等二維材料的生產(chǎn)和研究提供技術(shù)指導(dǎo)。
本文件規(guī)定了使用拉曼光譜法測(cè)量二硫化鉬薄片的層數(shù)的方法。本文件適用于利用機(jī)械剝離法制備的、橫向尺寸不小于 2 µm 的 2H 堆垛的二硫化鉬薄片的層數(shù)測(cè)量。化學(xué)氣相沉積(CVD: chemical vapor deposition)法制備的 2H 堆垛的二硫化鉬薄片可參照本方法執(zhí)行。
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