研究目的
研究利用激光反射率对脉冲激光沉积过程中原子级薄二维材料的成核与生长动力学进行原位监测与控制。
研究成果
激光反射率技术对二维材料生长的原位监测展现出高灵敏度,与离位扫描透射电镜分析结果高度吻合。其S型生长动力学表明初始阶段受成核限制,随后进入加速生长期。该方法为二维材料沉积的实时控制提供了简便有效的手段,在多种生长工艺中具有应用潜力。
研究不足
计算假设了无粗糙度或缺陷的理想层状堆叠。所使用的介电常数为室温值,未考虑升高的沉积温度。该技术对成核阶段的敏感性可能因材料和沉积条件而异。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用脉冲激光沉积(PLD)装置,结合原位激光反射率诊断技术监测MoSe2层的生长过程。通过菲涅尔方程优化光学对比度,综合考虑层厚度、基底材料、激光波长、入射角及偏振态等因素。
2:样品选择与数据来源:
MoSe2薄膜沉积于不同SiO2厚度的SiO2/Si基底上。采用原子级分辨率扫描透射电镜(STEM)进行离位验证,分析层厚度与覆盖度。
3:实验设备与材料清单:
用于PLD的KrF准分子激光器(248 nm)、反射率监测用的HeNe激光器(632.8 nm)、配备633 nm滤光片的硅光电二极管,以及用于数据采集的Keithley 2400源表。
4:8 nm)、配备633 nm滤光片的硅光电二极管,以及用于数据采集的Keithley 2400源表。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:将基底在真空环境中加热至600°C。通过HeNe激光反射率装置实时监控PLD过程,并在特定反射率节点终止生长以进行STEM分析。
5:数据分析方法:
将反射率数据与基于菲涅尔方程的理论预测值进行对比。采用自催化动力学模型模拟生长动力学,描述成核与生长阶段。
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