基于熔融玻璃的預(yù)沉積法生長(zhǎng)毫米級(jí)單晶MoS2 及WS2-MoS2 異質(zhì)結(jié)*

費(fèi)翔 張秀梅 付泉桂 蔡正陽(yáng) 南海燕 顧曉峰 肖少慶?

1) (江南大學(xué)電子工程系，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用教育部工程研究中心，無(wú)錫 214122)

2) (江南大學(xué)理學(xué)院，光電信息科學(xué)與工程系，無(wú)錫 214122)

MoS2 是一種具有優(yōu)異光電性能和奇特物理性質(zhì)的二維材料，在電子器件領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力.高效可控生長(zhǎng)出大尺寸單晶MoS2 是該材料進(jìn)入產(chǎn)業(yè)應(yīng)用所必須克服的重大難關(guān)，而化學(xué)氣相沉積技術(shù)被認(rèn)為是工業(yè)化生產(chǎn)二維材料的最有效手段.本文介紹了一種利用磁控濺射預(yù)沉積鉬源至熔融玻璃上，通過(guò)快速升溫的化學(xué)氣相沉積技術(shù)生長(zhǎng)出尺寸達(dá)1 mm 的單晶MoS2 的方法，并通過(guò)引入WO3 粉末生長(zhǎng)出了二硫化鉬與二硫化鎢的橫向異質(zhì)結(jié)(WS2-MoS2).拉曼和熒光光譜儀測(cè)試表明所生長(zhǎng)的樣品具有較好的晶體質(zhì)量.利用轉(zhuǎn)移電極技術(shù)制備出了背柵器件樣品并對(duì)其進(jìn)行了電學(xué)測(cè)試，在室溫常壓下開關(guān)比可達(dá)105，遷移率可達(dá)4.53 cm2/(V·s).這種低成本高質(zhì)量的大尺寸材料生長(zhǎng)方法為二維材料電子器件的大規(guī)模應(yīng)用找到了出路.

1 引言

近年來(lái)，二維過(guò)渡金屬硫族化合物(TMDCs)由于具有優(yōu)異的光電特性和奇特的物理性質(zhì)受到了研究者的關(guān)注[1-4].傳統(tǒng)二維材料石墨烯的半金屬特性限制了其作為電子器件的應(yīng)用，而TMDCs家族成員大多數(shù)具有穩(wěn)定的半導(dǎo)體相[5，6]，因此在電子器件領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景.除此之外，由于TMDCs 相較于傳統(tǒng)柔性電子材料具有更大的應(yīng)變極限以及更高的電荷遷移率，所以在柔性電子領(lǐng)域也具有較大的應(yīng)用前景[7-11].具有原子級(jí)厚度、低介電常數(shù)、大電子有效質(zhì)量以及大帶隙的MoS2更是其中的翹楚[12].MoS2具有層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間依賴范德瓦耳斯力相連，層間距為0.65 nm.層內(nèi)原子依靠共價(jià)鍵相連具有三層結(jié)構(gòu)，上下層的硫原子包夾了中層的鉬原子[13].在對(duì)單層MoS2俯視圖下原子結(jié)構(gòu)呈蜂窩狀.目前MoS2主流的制備方法包括機(jī)械剝離法和化學(xué)氣相沉積(CVD)法，其中機(jī)械剝離法依賴手動(dòng)剝離產(chǎn)量低且無(wú)法精準(zhǔn)控制層數(shù)，而CVD 法可克服上述缺點(diǎn)且能大量制備單層MoS2[14].

生長(zhǎng)大尺寸單晶MoS2是該材料進(jìn)入產(chǎn)業(yè)應(yīng)用所必須克服的關(guān)鍵難關(guān).此前，Yang 等[15]首先引入了熔融玻璃作為生長(zhǎng)襯底生長(zhǎng)出了15 cm 的MoS2多晶薄膜，并通過(guò)DFT 計(jì)算證明了鈉鈣玻璃中的鈉元素具有對(duì)MoS2生長(zhǎng)的催化作用.Zhang 等[16]利用三氧化鉬(MoO3)粉末作為金屬源前驅(qū)體在藍(lán)寶石上生長(zhǎng)出了500 μm 的單晶MoS2.Chen 等[17]亦利用MoO3源粉在熔融玻璃上生長(zhǎng)出了毫米級(jí)的二硒化鉬(MoSe2).熔融玻璃之所以能生長(zhǎng)出大尺寸二維材料，一是因?yàn)椴ＡУ娜刍^(guò)程可以消除其表面缺陷形成原子級(jí)平坦的表面，在這種表面上成核率被大幅抑制，二是因?yàn)槿廴诓Ａе须x子的熱運(yùn)動(dòng)也可以削弱吸附原子與襯底相互作用，進(jìn)而抬高擴(kuò)散速率，促進(jìn)TMDCs 的快速生長(zhǎng).在生長(zhǎng)過(guò)程中粉末源在高溫下熔化為氣相在載流氣的作用下運(yùn)輸至生長(zhǎng)襯底，因此金屬源氣濃度在襯底上一般隨距離呈梯度關(guān)系，這勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致襯底上不同區(qū)域生長(zhǎng)的材料存在形貌或厚度差異[18].預(yù)旋涂法、預(yù)沉積法等將金屬源先均勻地散布在襯底上，然后進(jìn)行CVD 生長(zhǎng)，則可以規(guī)避這個(gè)問(wèn)題.除此之外，CVD 爐在達(dá)到生長(zhǎng)溫度前存在著漫長(zhǎng)的升溫過(guò)程，在此過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不可控和不需要的成核中心，因此導(dǎo)致單晶薄膜的尺寸不夠大[19，20].

本文通過(guò)預(yù)沉積法利用磁控濺射將金屬源直接沉積在生長(zhǎng)襯底鈉鈣玻璃上，并采用自搭建磁鐵滑軌將生長(zhǎng)襯底鈉鈣玻璃從低溫區(qū)快速推入高溫區(qū)，在常壓下生長(zhǎng)出了尺寸達(dá)1 mm 的單層單晶MoS2.這種方法可以實(shí)現(xiàn)快速升溫以避免不可控的反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)MoS2單晶薄膜的生長(zhǎng).拉曼和熒光測(cè)試表明所生長(zhǎng)的樣品具有較好的晶體質(zhì)量.相應(yīng)的MoS2背柵場(chǎng)效應(yīng)管器件開關(guān)比達(dá)105，遷移率達(dá)4.53 cm2/(V·s).通過(guò)引入WO3粉末，進(jìn)一步生長(zhǎng)出了WS2-MoS2異質(zhì)結(jié).Wang 等[21]于2017 年報(bào)道了一種基于粉末前驅(qū)體的一步異質(zhì)結(jié)生長(zhǎng)法，該方法利用具有更低的飽和蒸汽壓的MoO3會(huì)優(yōu)先與S 反應(yīng)生成MoS2的特點(diǎn)，并通過(guò)在石英舟內(nèi)調(diào)控WO3與MoO3粉末之間的距離以及其他影響生長(zhǎng)的參數(shù)，使得兩種金屬源濃度可以先后達(dá)到生長(zhǎng)要求從而形成異質(zhì)結(jié).但是，該方法所采用的將金屬源輸運(yùn)至生長(zhǎng)襯底的過(guò)程是一種點(diǎn)對(duì)面的輸運(yùn)方式，這種方式不可避免會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)襯底上金屬源濃度的不均勻，從而影響了異質(zhì)結(jié)的質(zhì)量.本文利用沉積MoO3薄膜替代了MoO3粉末，生長(zhǎng)過(guò)程中Mo 源通過(guò)一種“面對(duì)面”的輸運(yùn)方式輸運(yùn)至襯底各處，均勻的濃度使得襯底各處均可生成異質(zhì)結(jié).

2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2.1 沉積金屬源

利用射頻磁控濺射在鈉鈣玻璃(尺寸為25 mm×25 mm×2 mm)上制備MoO3薄膜.濺射條件為濺射前腔體真空度為5×10—3Pa，氬氣(Ar2)氣流量為80 sccm (1 sccm=1 cm3/min)，濺射功率為80 W，濺射3 min.靶材選用高純MoO3陶瓷靶(直徑100 mm).

2.2 MoS2 及MoS2-WS2 的生長(zhǎng)

如圖1 所示，用石英舟稱取3 g 硫粉置于距中心溫區(qū)約30 cm 處，鈉鈣玻璃用Mo 薄做底置于石英拖板上放置于遠(yuǎn)離溫區(qū)的出氣口.80 min 內(nèi)中心溫區(qū)升溫至1100 ℃并保持8 min，當(dāng)溫度達(dá)到最高溫時(shí)利用磁鐵和一頭為有孔洞鐵塊的石英棒將鈉鈣玻璃推入高溫區(qū)進(jìn)行生長(zhǎng)，載流氣為Ar2，氣流量為15—30 sccm.生長(zhǎng)結(jié)束后立刻掀開爐蓋快速降溫以避免高溫破壞MoS2.異質(zhì)結(jié)的生長(zhǎng)方式與此大致相同，不同處在于要在距硫粉約15 cm的下游放置WO3粉末(2 g)，碘化鈉(NaI)作為催化劑，載流氣為20%混氫的氬氫混合氣(Ar2/H2).

圖1 (a)生長(zhǎng)MoS2 的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖;(b)生長(zhǎng)WS2-MoS2的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖Fig.1.Schematic illustrations of the experimental set-up for(a) MoS2 and (b) MoS2-WS2 heterostructure.

2.3 MoS2 的濕法轉(zhuǎn)移

對(duì)生長(zhǎng)了MoS2的鈉鈣玻璃旋涂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，轉(zhuǎn)速為800 r/min，維持30 s.隨后將鈉鈣玻璃放置在80 ℃加熱臺(tái)上烘烤10 min.烘烤完畢后利用金剛刀在玻璃上劃出需要?jiǎng)冸x區(qū)域的邊界，以利于液體的浸入.將玻璃從裝有去離子水的玻璃皿中反復(fù)浸入和拿出，直至PMMA 膜得以剝離并漂浮在水面上.此后利用P 型摻雜表面氧化的硅襯底將PMMA 膜撈起，在真空烤箱中進(jìn)行烘干.烘干后將硅襯底放入丙酮中以溶解PMMA.最后，硅襯底放入去離子水中清洗吹干并在200 ℃氫氣環(huán)境下退火2 h.

2.4 表征與電學(xué)測(cè)試

單點(diǎn)拉曼/熒光測(cè)試與相應(yīng)的mapping 使用的拉曼系統(tǒng)的型號(hào)為Renishaw LabRAM Invia，光斑大小為1 μm，使用50 倍鏡在室溫下進(jìn)行.利用原子力顯微鏡(AFM)進(jìn)行了樣品厚度表征，型號(hào)為Bruker model:Dimension ICON.原子結(jié)構(gòu)由高分辨率透射電鏡(HRTEM)進(jìn)行表征，型號(hào)為Jem-2100F Jeol.通過(guò)轉(zhuǎn)移電極的方法將金電極搭至MoS2兩端制備器件，并在室溫常壓下由探針臺(tái)(Sendongbao Tech.，CGO-4)進(jìn)行電學(xué)測(cè)試.電流-電壓(I-V)曲線由Labview 程序控制的Keithley2636B 源表測(cè)量得出.

3 結(jié)果與分析

圖2(a)為熔融玻璃上生長(zhǎng)MoS2的流程簡(jiǎn)圖，圖2(b)和(c)分別為氣流量為30 和15 sccm 時(shí)生長(zhǎng)的MoS2.在管式爐升至1100 ℃之前實(shí)驗(yàn)裝置中放置的過(guò)量硫粉就會(huì)開始融化，生長(zhǎng)溫區(qū)環(huán)境成為富S 環(huán)境.生長(zhǎng)過(guò)程中，鈉鈣玻璃被推入生長(zhǎng)溫區(qū)后在接近MoO3沸點(diǎn)的高溫環(huán)境下，鈉鈣玻璃化為熔融狀態(tài)，MoO3薄膜迅速氣化并盤踞在襯底上空并與環(huán)境中的S 開始反應(yīng).氣相中的前驅(qū)體由于范德瓦耳斯力的作用吸附至襯底上，其中部分前驅(qū)體分子會(huì)在高溫環(huán)境下吸熱，達(dá)到脫附的激活能后重新回歸至氣相之中.停留在襯底上的部分前驅(qū)體分子會(huì)在襯底上擴(kuò)散碰撞發(fā)生反應(yīng)生成MoS2并聚集形成成核中心.在氣相和襯底表面上源源不斷的Mo 源和S 源的供給下，成核中心開始外延生長(zhǎng)單層MoS2.由于熔融玻璃襯底的流動(dòng)性，在襯底上生長(zhǎng)的單晶域發(fā)生滑動(dòng)拼接，正如圖2(b)紅框區(qū)域所示.從圖2(b)可以看到，平均尺寸500 μm的MoS2單晶域分布在襯底上，成核密度明顯小于常規(guī)CVD.根據(jù)經(jīng)典成核理論，成核率由(1)式[22]決定:

圖2 (a)熔融玻璃襯底上CVD 過(guò)程的示意圖;(b)尺寸500 μm 的MoS2 的光鏡圖;(c)毫米級(jí)的MoS2 的光鏡圖Fig.2.(a) Schematic illustration of CVD reaction process of the as-grown MoS2 films on the soda-lime glass;(b) optical images of MoS2 with size of 500 μm，(c) optical images of MoS2 with size of 1 mm.

其中，N為成核速率與成核密度有關(guān)，r*，a0，θ分別為MoS2的臨界尺寸、高度和接觸角，P為Mo原子的分壓，NA為阿伏伽德羅常數(shù)，M為MoS2的相對(duì)分子質(zhì)量，R為氣體常量，Edes為分子脫附需要的能量，Es為表面擴(kuò)散的活化能，K為玻爾茲曼常數(shù)，ΔG*為成核勢(shì)壘.在高溫環(huán)境下N由(1)式中的指數(shù)項(xiàng)主導(dǎo)，成核率受生長(zhǎng)溫度和成核勢(shì)壘的控制[23].本文生長(zhǎng)方法的成核率遠(yuǎn)低于普通方法，這主要得益于熔融玻璃原子級(jí)平坦的表面.這種襯底由于幾乎沒(méi)有活性位點(diǎn)從而大大抬高了成核勢(shì)壘，進(jìn)而抑制了MoS2成核.在低成核速率影響下，表面擴(kuò)散的分子難以被缺陷捕獲，擴(kuò)散距離增大，這進(jìn)一步促進(jìn)了MoS2的快速生長(zhǎng).除此以外，鈉鈣玻璃中的Na 元素也可以降低氣相的反應(yīng)能壘從而進(jìn)一步促進(jìn)MoS2的生長(zhǎng).由于Mo 源在生長(zhǎng)最開始就盤踞在襯底上方，Mo 源濃度很大程度上受氣流量的控制，更大的氣流量可以更快吹散襯底上方的Mo 蒸氣.圖2(b)中的MoS2樣品的尺寸為500 μm，而圖2(c)中達(dá)到了1 mm，這是由于后者的氣流量(15 sccm)相較于前者(30 sccm)更低，因此后者生長(zhǎng)襯底上方盤踞的Mo 源更充分，所生長(zhǎng)的MoS2尺寸更大.生長(zhǎng)的樣品都具有凹邊三角形的形貌，這是在富S 環(huán)境下生長(zhǎng)導(dǎo)致的[24].

圖3(a)為濕法剝離至硅襯底上的MoS2，相較于利用具有腐蝕性的氫氟酸(HF)剝離，去離子水對(duì)材料造成的破壞更少也更安全.內(nèi)插圖為進(jìn)行濕法剝離的照片.從圖中可以看到盡管去離子水沒(méi)有腐蝕性，它依然可以較完整地剝離生長(zhǎng)材料，這主要是因?yàn)镻MMA/MoS2與玻璃的親水性存在差異，水傾向于侵入兩者界面.圖3(c)與3(d)分別為圖3(b)的拉曼與熒光表征.其中，拉曼光譜在384 cm—1和403 cm—1處有兩個(gè)特征峰分別對(duì)應(yīng)MoS2的E12g與A1g振動(dòng)模，峰間距19 cm—1表明生長(zhǎng)的材料為單層MoS2[25].圖3(d)中的熒光圖譜在1.85 eV與2.0 eV 處存在明顯的特征峰分別對(duì)應(yīng)于MoS2的A 激子峰與B 激子峰，A 激子峰明顯強(qiáng)于B 激子峰，這也是單層MoS2的明顯特征.為了進(jìn)一步證明生長(zhǎng)的材料為單層結(jié)構(gòu)，本文對(duì)生長(zhǎng)的硫化鉬進(jìn)行了AFM 表征，如圖3(e)所示，厚度約為1 nm.圖3(f)為所生長(zhǎng)的硫化鉬的TEM 表征，可見(jiàn)生長(zhǎng)的硫化鉬有序的六方晶格結(jié)構(gòu)，(100)面間距為0.27 nm，(110)面間距為0.16 nm.內(nèi)插圖為所生長(zhǎng)的MoS2的選區(qū)電子衍射圖(SAED)，圖譜呈現(xiàn)典型的六重對(duì)稱性進(jìn)一步證明了MoS2的單晶性.

圖3 轉(zhuǎn) 移至硅襯底上的MoS2 及相應(yīng)的拉曼熒光表征(a)(b)轉(zhuǎn)移后的MoS2 光鏡圖;(c)(d)為(b)中樣品的拉曼與熒光表征;(e)所生長(zhǎng)MoS2 的AFM 圖像;(f)生長(zhǎng)MoS2的HRTEM，內(nèi)插圖為相應(yīng)的SAEDFig.3.MoS2 films transfered onto the Si/SiO2 substrates and its Raman spectrum:(a) (b) Optical images of transfered MoS2;(c) (d)single-point Raman and PL spectrum of the as-grown MoS2films in (b);(e) AFM image of as-grown MoS2;(f) HRTEM of as-grown MoS2，the inset image is the SAED pattern of as-grown MoS2.

為了進(jìn)一步表征生長(zhǎng)的MoS2的質(zhì)量，對(duì)其進(jìn)行拉曼與熒光測(cè)試.圖4(b)—4(d)分別為圖4(a)藍(lán)框區(qū)域拉曼峰，A1g以及熒光峰1.85 eV 處的mapping 圖.從圖中可知，MoS2在384 cm—1和403 cm—1處的拉曼峰以及1.85 eV 處的熒光峰強(qiáng)度十分均勻，證明了所生長(zhǎng)的MoS2具有高度的均勻性與同質(zhì)性.除此之外，生長(zhǎng)材料經(jīng)歷了復(fù)雜的剝離過(guò)程后，各個(gè)特征峰依然具有較強(qiáng)信號(hào)，表明所生長(zhǎng)的單層MoS2具有較好的結(jié)晶質(zhì)量.

圖4 所生長(zhǎng)MoS2 薄膜的拉曼與熒光 mapping 測(cè)試(a) MoS2 薄膜光鏡圖;(b)圖(a)中藍(lán)框區(qū)域拉曼峰 的mapping 圖像;(c)拉曼峰A1g 的mapping 圖像;(d)熒光峰1.85 eV 處的mapping 圖像Fig.4.Raman mapping test of as-grown MoS2 film:(a) Optical image of a selected MoS2 films;(b) Raman intensity mapping of peak (blue area in Fig.(a));(c) Raman intensity mapping of A1g (blue area in Fig.(a)) ;(d) PL intensity mapping of PL peak at 1.85 eV (blue area in Fig.(a)).

圖5(a)為MoS2場(chǎng)效應(yīng)管(FET)的3D 模型圖，利用探針將沉積在硅襯底上的金電極轉(zhuǎn)移至MoS2上制成FET 器件，實(shí)物圖見(jiàn)圖5(a)左上角插圖.圖5(b)為器件在不同柵壓下器件的輸出曲線，圖5(c)和(d)分別為器件1 V 與2 V 偏壓下的線性和指數(shù)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)移曲線.轉(zhuǎn)移曲線表現(xiàn)出典型的n 型特性，開關(guān)比達(dá)到105，2 V 時(shí)遷移率達(dá)到4.53 cm2/(V·s)，遷移率公式為

圖5 (a) MoS2 場(chǎng)效應(yīng)管的3D 模型以及真實(shí)器件的光鏡圖;(b) MoS2 場(chǎng)效應(yīng)管的輸出曲線;(c) MoS2 場(chǎng)效應(yīng)管的線性轉(zhuǎn)移曲線;(d) MoS2 場(chǎng)效應(yīng)管的指數(shù)轉(zhuǎn)移曲線Fig.5.(a) Schematic of MoS2 FET and a typical optical image of the devices;(b) output curves (Ids-Vds) of a typical MoS2 FET device;(c) liner transfer curves of a typical MoS2 FET device;(d) semilog transfer curves of a typical MoS2 FET device.

其中，Cg是每平方單位的柵極電容，L和W分別是溝道的長(zhǎng)度和寬度.器件具有良好的電學(xué)特性，進(jìn)一步證明了熔融玻璃上生長(zhǎng)的MoS2具有較好的質(zhì)量.表1 所示為不同的生長(zhǎng)方法、生長(zhǎng)襯底以及溫度所得MoS2的尺寸、開關(guān)比和遷移率對(duì)比.從表1 可以看出.本文生長(zhǎng)方法所得的單晶MoS2尺寸遠(yuǎn)大于普通方法，但電學(xué)性能方面不占優(yōu)勢(shì).這主要是因?yàn)镸oS2在快速生長(zhǎng)過(guò)程中來(lái)不及修復(fù)自身缺陷.除此以外，由于采用了轉(zhuǎn)移金電極的制備方法無(wú)法對(duì)器件做進(jìn)一步的接觸電阻和器件L/W參數(shù)有關(guān)的優(yōu)化.

表1 不同CVD 法生長(zhǎng)的MoS2 的各項(xiàng)性能對(duì)比Table 1.MoS2 FET performance of different kinds of CVD.

本文進(jìn)一步嘗試了基于熔融玻璃和快速升溫方法的異質(zhì)結(jié)生長(zhǎng)，如圖6 所示.圖6(a)為生長(zhǎng)在玻璃上的WS2-MoS2異質(zhì)結(jié)的光鏡圖，生長(zhǎng)的異質(zhì)結(jié)具有尖銳的形貌以及清晰的分界，出于促進(jìn)WO3反應(yīng)的目的在生長(zhǎng)中引入了氫氣，外邊沿的鋸齒狀是氫氣侵蝕的結(jié)果.圖6(b)為異質(zhì)結(jié)的拉曼表征，兩個(gè)特征峰分別對(duì)應(yīng)MoS2與WS2.拉曼光譜中沒(méi)有其他特征峰，說(shuō)明材料沒(méi)有或存在極少的合金化成分.由于采用了較高的生長(zhǎng)溫度，以及碘化鈉較低的熔點(diǎn)鎢源可以放置在距中心溫區(qū)較遠(yuǎn)的地方，這樣確保了兩種金屬源的生長(zhǎng)過(guò)程在時(shí)間上不重疊從而避免了合金化.圖6(c)和6(d)分別為對(duì)應(yīng)于WS2的E12g與MoS2的A1g的拉曼強(qiáng)度mapping，mapping 圖案與光鏡對(duì)比度一致清晰的區(qū)分了兩種材料，證明了異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的形成.

圖6 (a)熔融玻璃上生長(zhǎng)的WS2-MoS2 異質(zhì)結(jié)的光鏡圖;(b) WS2-MoS2 相應(yīng)區(qū)域的拉曼表征;(c)異質(zhì)結(jié)對(duì)應(yīng)于350 cm—1 處的拉曼強(qiáng)度mapping;(d)異質(zhì)結(jié)對(duì)應(yīng)于403 cm—1 處的拉曼強(qiáng)度mappingFig.6.(a) Optical image of the as-grown WS2-MoS2 heterostructures on soda-lime glass;(b) single-point Raman spectra of the as-grown WS2-MoS2 heterostructures，(c) Raman intensity mapping of the heterostructure region at 350 cm—1;(d) Raman intensity mapping of the heterostructure region at 403 cm—1.

4 結(jié)論

本文介紹了利用磁控濺射預(yù)沉積鉬源在熔融玻璃上通過(guò)快速升溫的CVD 方法并成功生長(zhǎng)出了毫米級(jí)的單晶MoS2，通過(guò)引入WO3進(jìn)一步生長(zhǎng)出了WS2-MoS2.預(yù)沉積鉬源可以將金屬源均勻地散布在襯底上，因此可以減少金屬源輸送過(guò)程導(dǎo)致的不均勻問(wèn)題，而利用磁鐵滑軌將生長(zhǎng)襯底從低溫區(qū)快速推入高溫區(qū)實(shí)現(xiàn)的快速升溫CVD 過(guò)程可以減少不必要的成核中心，從而實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)的MoS2單晶的制備.拉曼、熒光測(cè)試表明所生長(zhǎng)的大尺寸MoS2單晶具有較好的均一性，電學(xué)測(cè)試表明相應(yīng)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管開關(guān)比可達(dá)105，遷移率為4.53 cm2/(V·s).這種低成本高質(zhì)量的材料生長(zhǎng)方法為二維材料電子器件的大規(guī)模應(yīng)用提供了一條可選擇的途徑.