二硫化钼CVD气相沉积系统：二硫化钼管式实验炉

CVD-MOS2，即化学气相沉积法制备的二硫化钼（MolybdenumDisulfide）三角形单晶，是近年来材料科学领域研究的热点之一。

二硫化钼CVD气相沉积系统：二硫化钼管式实验炉

二硫化钼CVD系统能够实现大面积薄膜制备，但设备复杂且成本较高。二硫化钼CVD气相沉积系统基本组成部分包括气源、反应室、加热系统、载气系统、真空系统和尾气处理系统。

该二硫化钼CVD气相沉积系统包括双温区管式炉、硫粉预热器、质量流量计供气系统和机械式真空泵等组成部件。

系统采用耐腐蚀电阻电容复合真空计，能够在1000Pa以上测量不受气体种类影响，并且耐硫蒸气腐蚀。

二硫化钼（MoS2）的化学气相沉积（CVD）系统是一种高效制备高质量二维材料的方法，以下是其关键组成部分和工艺参数的详细分析：

1. 系统组成

气源与前驱体：

钼源：常用三氧化钼（MoO?）粉末，置于高温区（约700-1000℃）。

硫源：硫粉（S）置于低温区（约150-250℃），通过升华产生硫蒸气。

载气：惰性气体（如氩气或氮气）携带前驱体进入反应区。

反应室：通常为石英管，耐高温且化学惰性，设计需确保气流平稳。

加热系统：双体管式炉，分别控制钼源和硫源的蒸发温度。

真空系统：用于调节反应室压力（常压或低压）。

尾气处理：吸收有害副产物（如SO2），常用碱性溶液中和。

2. 工艺流程

基底准备：常用SiO2/Si、蓝宝石或云母，需超声清洗（丙酮、异丙醇、去离子水）。

前驱体放置：MoO2置于高温区，硫粉置于低温区，基底位于钼源下游。

气体控制：通入载气（流速约50-200 sccm），排除空气后升温。

反应阶段：反应阶段：

硫区升温至200-250℃生成S蒸气。

钼区升温至700-1000℃，MoO2与S反应生成MoS2。

反应式：MoO2 + 7S → MoS2 + 3SO?↑（需优化化学计量比）。

冷却与取样：自然冷却至室温后取出基底。

3. 关键参数优化

温度梯度：精确控制双温区温度，避免硫过早消耗。

载气流速：影响前驱体混合与输运，过高导致薄膜不均匀，过低可能沉积过厚。

反应时间：通常10-60分钟，过长可能导致多层生长。

压力控制：低压（如1-10 Torr）可提高薄膜均匀性。

常见问题与解决方案

不均匀沉积：优化基底位置、气流分布及温度均匀性。

层数控制：调节硫量、反应时间及降温速率。

杂质问题：提高前驱体纯度，确保系统清洁。