單層二硫化鎢（WS2）作為類石墨烯二維過渡金屬硫化物（TMDCs）一員，以其強軌道自旋偶合、能帶分裂和非線性高敏感性等一系列獨特的性質收到了廣大學者的關注。單層WS2因其較寬的直接帶隙寬度、高理論電子遷移率和光致發光量子產率等特性在半導體光電子和微/納電子器件中具有廣大的應用潛力。

通過控制硫源（升華硫粉）的引入時間和鎢源（三氧化鎢）與生長基板之間的距離，來制備合成高均勻性的單層三角形WS2單晶片。通過透射電子顯微鏡和拉曼光譜來表征WS2樣品的微觀形貌和結構；測試結果顯示，該方法所制備的三角形WS2單晶片（邊長可達233μm）具有**的化學結構和均勻的單晶性。

圖一 **高均勻性單層WS2單晶片的合成

（a）在SiO2/Si基板上大面積合成WS2片的示意圖；

（b）合成WS2片的溫度曲線；

（c）（d）在SiO2/Si基板上生長出的WS2片的低/高倍率光學顯微照片；

（e）生長出的WS2片的AFM表征圖，厚度為0.77nm。

圖二 合成出的WS2樣品的XPS光譜和PL光譜表征

（a）WS2樣品的XPS全譜圖；

（b）WS2樣品中W元素的XPS精細光譜圖；

（c）WS2樣品中S元素的XPS精細光譜圖；

（d）WS2樣品的PL光譜圖。

圖三 合成出的WS2樣品的拉曼光譜表征

（a）WS2樣品的拉曼光譜圖；

（b）三角形WS2樣品的光學顯微鏡照片；

（c）（d）三角形WS2樣品的2LA和A1g振動峰的拉曼mapping照片。

圖四 合成出的三角形WS2樣品的透射電子顯微鏡（TEM）表征

（a）三角形WS2樣品的低倍TEM圖；

（b）三角形WS2樣品邊緣的低倍TEM圖；

（c）三角形WS2樣品的EDS 能譜圖；

（d）三角形WS2樣品的高倍TEM圖；

（e）（f）（g）（h）選區電子衍射圖，對應著圖中的1、2、3和4區域。

圖五 合成出的三角形WS2單晶片的電學性能表征

（a）WS2-FET的低倍光學顯微鏡照片；

（b）WS2-FET的高倍掃描電子顯微鏡照片；

（c）WS2-FET的轉移特性曲線；

（d）WS2-FET的輸出特性曲。

通過控制調控硫源（升華硫粉）的引入時間和鎢源（三氧化鎢）與生長基板之間的距離，成功制備合成出了大尺寸（邊長可達233μm）**的單層三角形WS2單晶片。基于單層三角形WS2單晶片所制備的FET展現出了環境穩定的電學特性；自然環境下（常溫常壓），WS2-FET的場效應遷移率可達37.6 cm2/Vs，開關比為106；在低溫低壓環境下，WS2-FET的場效應遷移率可達50.5 cm2/Vs，開關比為107。該項研究結果為單層WS2單晶片廣泛應用于2D電子器件打下了良好的基礎。

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