中文名称:CVD蓝宝石基底单层二硒化钨
英文名称:CVD-Grown Monolayer Tungsten Diselenide (WSe₂) on Sapphire Substrate
结构特性:
CVD蓝宝石基底单层二硒化钨通过化学气相沉积法在蓝宝石(Al₂O₃)单晶衬底表面直接生长,形成原子级厚度的二维过渡金属硫族化物薄膜。其结构为Se–W–Se三原子层构型,薄膜厚度约0.7纳米,晶格排列高度有序。蓝宝石基底的高热稳定性与化学惰性为WSe₂单晶畴的外延生长提供了理想环境,确保薄膜覆盖均匀且取向一致。
物理化学性质:
单层WSe₂具有直接带隙特性,带隙能量约1.6电子伏特,在可见光至近红外波段表现出显著的光吸收与发光性能。该材料在室温及常规实验条件下化学性质稳定,对氧气和湿度具有一定耐受能力,适合长期器件测试。其原子级厚度与层间范德华力相互作用赋予其独特的电子输运特性,载流子迁移率较高。
制备工艺:
采用高温化学气相沉积技术,以氧化钨(WO₃)和硒粉为前驱体,在惰性气体或还原性气氛中反应。通过精确控制温度梯度、气体流量及生长时间,可调控薄膜层数与晶粒尺寸。例如,在970℃下保温氧化钨并通入氢气增强硒源还原性,可实现大面积单层薄膜的连续生长。
应用领域:
该材料广泛应用于二维半导体器件研究,如场效应晶体管、光电探测器及发光器件。其谷电子学与自旋电子学特性为量子计算与信息存储提供新思路。此外,作为异质结构筑单元,可与氮化硼、石墨烯等材料形成范德华外延体系,探索超薄柔性光电子与量子器件的物理机制。

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