ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССА ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ ДИСУЛЬФИДА МОЛИБДЕНА ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ В СИСТЕМЕ MO(CO)6-C2H6S2 Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК 620.16

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССА ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ ДИСУЛЬФИДА МОЛИБДЕНА ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ В СИСТЕМЕ МО(СО)6-С2И682

© 2022 Хаттаб Юссеф

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, г. Санкт-Петербург, Россия

Статья поступила в редакцию 15.11.2022

В этой статье изучено влияние температуры и состава газа в реакторе на морфологию, структуру и состав тонких пленок, осаждаемых с использованием нового серосодержащего реагента С2Н682. Существование горизонтальных слоев и их деформация, подтвержденные дифракцией рентгеновских лучей и комбинационным рассеянием, позволяют предположить, что вертикальные дендриты растут из горизонтальных слоев, которые изгибаются из-за деформации, что очень похоже на рост вертикальных нанолепестков. Однако переход от вертикального роста дендритов при низкой температуре и высоких скоростях осаждения к росту вертикальных листов при высокой температуре или более низких скоростях осаждения позволяет предположить, что механизм образования может быть описан моделью агрегации, ограниченной диффузией. Результаты экспериментальных исследований показали, что вертикальные дендриты являются основной морфологии пленок, осаждаемых при низком давлении в реакторе, тогда как при относительно высоком давлении удается вырастить монослой за разумное время. Вероятность образования слоев, состоящих из дендритов или плоских фрагментов, сильно зависит как от температуры осаждения, так и от состава реакционной газовой смеси в реакторе. Ключевые слова: нанолепестки, МоБ2 наноструктуры, наноструктурные элементы. БОТ: 10.37313/1990-5378-2022-24-6-51-64

ВВЕДЕНИЕ

В этой статье будет изучено влияние температуры и состава газа в реакторе на морфологию, структуру и состав тонких пленок, осаждаемых с использованием нового серосодержащего реагента C2H6S2, что позволит более глубоко понять механизм их роста.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

1 Исследование процесса осаждения вертикальных наноструктуров дисульфида молибдена при низком давлении 63 Па

Как видно из РЭМ-изображения (рис. 1) пленки, осажденной на подложку SiO/Si при температуре 350 °С, она состоит из дендритов со случайной ориентацией друг относительно друга. Вид поперечного сечения пленки отчетливо свидетельствует о росте вертикальных дендри-тов высотой около 650 нм.

Используя ПЭМ, можно получить более детальное изображение структуры пленки при более высоком разрешение. На рисунке 2 приведен вид пленки в наномасштабе, свидетельствующий об отчетливой структуре лепестков в форме «дерева» с «листьями» наноразмеров. «Листья» также имеют толщину в несколько нанометров, так как они прозрачны для электронного луча. Размеры «листьев» могут быть всего Хаттаб Юссеф, аспирант. E-mail: zzz@ssau.ru

Рис. 1. РЭМ- поперечное сечение вертикально стоящих дендритов МоБ2,

осажденных при 350 °С и 63 Па. Боковая панель: вид на пленку сверху

20 нм, а толщина может достигать нескольких атомных слоев. Электронная дифрактограмма пленки, состоящая из колец, указывает на принадлежность их плоскостям 2Н МоБ2.

Кристаллическую структуру пленки исследовали методами рентгеновской дифракции и спектроскопии комбинационного рассеяния. Как показано на рисунке 3а, все отражения на рентгеновских дифрактограммах могут быть отнесены к чистой гексагональной фазе МоБ2 с постоянными решетки а = 3,161 А и с =12,299 А

Рис. 2. ПЭМ - изображения наноструктур в форме дерева (осажденных на 350°С и 63 Па) с дифракцией электронов на них

в соответствии со стандартным файлом ¡СРББ № 37-1492. Интенсивная линия, отвечающая рефлексу (002), принадлежит горизонтальному слою дисульфида молибдена, а отражения (100) и (101) можно отнести к вертикальным наноле-песткам.

Дальнейшая информация о кристаллической структуре была получена с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света, с помощью которой можно оценить количество Б-Мо-Б пакетов в слое, а также исследовать текстуру пленки. На рисунке 3б показан раманов-ский спектр пленки, содержащий две сильные характеристические рамановские моды Е1^ и Л1в, наблюдаемые при 381,2 см-1 и 405,5 см-1. Эти моды соответствуют колебаниям в плоскости атомов молибдена и серы, и колебаниям вне плоскости атомы серы, соответственно. Разница частот между модами комбинационного рассеяния Е12 и Л1 составляет ~ 24 см-1, что указыва-§ §

ет на присутствие примерно четырех или более слоев Б-Мо-Б в наноструктурах, подтверждая результаты ПЭМ.

Для получения информации о составе, химическом состоянии и стехиометрии осажденных

материалов использовалась РФЭС - спектрометрия и EDX анализ. В спектрах пленки присутствовали сигналы только от элементов Mo, S, C и O. Сигналы кислорода и углерода могут быть вызваны воздействием атмосферы. Стехиометрия пленки MoS2 была отдельно подтверждена с помощью РФЭС анализа и рентгеновской спектроскопии (EDS), получено отношение S/Mo ~ 2,05 (рис. 4). Однако пленки, осажденные при температуре ниже 350 °С, имеют стехиометри-ческий состав, характеризующийся меньшим отношением S/Mo (меньше 2), вероятнее всего, из-за каталитического механизма реакции между реагентами.

При повышении температуры осаждения морфология вертикальных лепестков изменяется, при этом древовидная форма наблюдается при 350 °С, а фрактальность структуры уменьшается при повышении температуры до осаждения вертикальных стенок при высокой температуре (950 °С) (рис. 5).

Дополнительная информация о морфологии была получена с помощью ПЭМ. На рисунке 6 представлены ПЭМ - изображения нанолепест-ков, осажденных при 750 °С и 350 °С.

Рис. 3. Рентгенограмма (а) и спектр комбинационного рассеяния (б) пленки, осажденной при 350°С и 63 Па на кремниевую подложку

Энергия ■

Рис. 4. РФЭС обзорный спектр пленки, осажденной при 350°С и 63 Па на кремниевую подложку

Видно, что толщина лепестков меняется в зависимости от температуры, в то время как фрактальная форма изменяется на разветвленные листы. Поперечное расстояние между листами увеличивается с повышением температуры из-за уменьшения интенсивности заро-дышеобразования, а также увеличения размера горизонтальных плоских фрагментов.

Результаты рентгенофазового анализа пленок, представленные на рисунке 7, показывают, что пленки имеют только рефлексы (002, 004,

006, 008), принадлежащие плоскостям, параллельным подложке, или рефлексы (10.0) и (11.0) от плоскостей, перпендикулярных ей, что соответствует вертикальному росту нанолепестков из горизонтального слоя.

Из полученных рентгенограмм следует, что повышение температуры приводит к уменьшению постоянной решетки (С), значение которой для пленок, осажденных при высокой температуре осаждения, становится близким к значению, характерному для 3Я фазы (рис. 8а).

Рис. 5. Влияние температуры осаждения на морфологию пленок, осажденных при 63 Па и различных температурах: (а) 350°С, (б) 550°С, (в) 750°С, (г) 950°С.

Рис. 6. ПЭМ- изображения нанолепестков, выращенных при 63 Па и разных температурах:

750 °С (вверху) и 350 °С (внизу).

2Theta (Coupled TwoThetafTheta) WL=1,54060

Рис. 7. Рентгенограммы пленок MoS2 с нанолистами, нанесенными при разной температуре на подложках из оксида кремния

Одновременно было установлено, что толщина горизонтальных тонких пленок МоБ2, полученных при различных температурах, рассчитанная по формуле Шеррера для плоскости (002), увеличивается с 7 до 59 нм с увеличением температуры от 350 до 850 °С, со скачком около 750 °С (рис. 8б).

На рамановских спектрах пленок, осажденных при разных температурах, наблюдаются две

доминирующие моды: Л^ (405,5 см-1, 408 см-1) и Е2в (381,3 см-1, 382,3 см-1), которые принадлежат МоБ2 (рис. 9). Разница между положениями мод Л1в и Е2в увеличивается с 23,7 см-1 для пленок, полученных при температуре осаждения 350 °С и состоящих из вертикальных листов с 4 Б-Мо-Б пакетами, до 25,5 см-1 для пленок, осажденных при 550 °С с 6 Б-Мо-Б пакетами. Количество пакетов Б-Мо-Б увеличивается до десяти или бо-

Рис. 8. Влияние температуры осаждения на постоянную решетки С (а) и зависимость минимальной толщины горизонтального слоя от температуры осаждения (б)

лее в слоях, осажденных при температуре 850 °С (рис. 10). Полученные результаты полностью согласуются с предыдущими результатами анализа ПЭМ-изображений нанолепестков.

Положения мод комбинационного рассеяния (рис.11) использовались для расчета деформации в тонких пленках. Из рисунка 12 видно, что деформация уменьшается с увеличением температуры осаждения, однако даже для пленок, осажденных при 850 °С, пленка все еще находится в напряженном состоянии.

2. Исследование закономерностей процесса осаждения монослоя и нанопирмид дисульфида молибдена при относительно высоком давлении 930 Па

При высоком давлении в реакторе (930 Па) и небольшом парциальном давлении Мо(СО)6 в течение 30 минут на поверхности разных подложек образуются плоские фрагменты - моно-

слои дисульфида молибдена (рис. 13). Прямое осаждение на кремниевые подложки также возможно при этих параметрах осаждения (в отличие от того, что сообщалось ранее, что МоБ2 не может расти непосредственно на кремнии [1]), однако плоские фрагменты намного меньше по размеру.

Измерение толщины невозможно из-за вертикального ограничения микроскопа АСМ [2], однако использование разности в положении мод на спектрах комбинационного рассеяния является надежным методом для оценки количества слоев. Величина разности в положении линий в 19 см-1 подтверждает образование монослоя, однако обе моды показывают сдвиги на 3 см-1 от характерных для монослоя значений, указывая на то, что монослой находится в напряженном состоянии и характеризуется деформацией (рис. 14). Результаты измерения ФЛ пленки, нанесенной на ВЮ2, показаны на ри-

Рис. 9. Спектры комбинационного рассеяния нанолистов, осажденных при разной температуре. Пленки осаждены на подложки из оксида кремния

Рис. 10. Зависимость разницы между положением линий на рамановских спектрах как индикатор количества слоев в нанолепестках от температуры осаждения. Пленки осаждены на подложки из оксида кремния

Рис. 11. Положение Л и Е2в пленок с вертикальной морфологией при разных температурах. Пленки осаждены на подложки из оксидов кремния

Рис. 12. Влияние температуры осаждения на деформацию лепестков, рассчитанную на основе рамановских спектров пленок. Пленки осаждены на подложки из оксида кремния

Рис. 13. Монослой, осажденный на подложки БЮ2 (а) (Ь). осаждения при 650 °С и 930 Па

сунке 15. Наличие эмиссии с максимумом около 666,4 нм также подтверждает, что произошло образование монослоя.

Влияние температуры осаждения и состава газа в реакторе на плоские фрагменты показано на рисунках 16 и 17 соответственно. При низких

температурах пленка плоская и сплошная, а плоские фрагменты, осажденные при 650°С, имеют треугольную форму. При повышении температуры осаждения до 750°С плоские фрагменты становятся гексагональными, а зародышеобра-зование значительно снижается [3]. Однако при

вопновое число. см Рис. 14. Рамановские спектры для монослоя, осаждённого при температуре 650 оС и давлении 930 Па

Рис. 15. Спектр фотолюминесценции монослоя, осаждённого при температуре 650 оС и давлении 930 Па

: v tTi

■4 . * * 4 .

3 ВО ич

Рис. 16. Влияние температуры осаждения на формирование монослойных плоских фрагментов (оС): 450 (а), 650 (б), 750 (в), 450 (при низких концентрациях Мо(Со)6) (г)

Рис. 17. Влияние состава газа в реакторе на морфологию плоских фрагментов (соотношение S/Mo б > a). Осаждение при 650 оС и 930 Па

Рис. 18. АСМ изображение пленки, осажденной при при 650 °C и давлении 266 Па

Рис. 20. Рамановский спектр пленки, осажденной при 650 °C и давлении 266 Па

низкой температуре 450°С снижение парциального давления Мо(СО)6 до очень низкого уровня 0,006 Па приводит к очень маленьким плоским фрагментам размером 50 нм (темные точки на рисунке). С другой стороны, при уменьшении отношения S/Mo поверхностная плотность треугольных плоских фрагментов уменьшается.

3. Исследование закономерностей процесса осаждения наночастиц дисульфида молибдена при давлении 266 Па

На рисунке 18 представлено АСМ изображение наночастиц, осажденных при 650оС и давлении 266 Па, со средним радиусом около 200 нм. Наночастицы аморфны или имеют очень плохую кристалличность, так как на их рентгенограммах не наблюдалось никаких отражений, связанных с MoS2 (не показано), а интенсивности мод E2g и Ag1 на спректрах комбинационного рассеяния были очень слабыми (рис. 19). Однако, неожиданно эти частицы демонстрировали сильную фотолюминесценцию около 450 нм (рис. 20), что может быть связано с размерным эффектом.

Рис. 19. Спектры фотолюминесценции пленки, осажденной при 650 ^ и давлении 266 Па

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1 Исследование процесса осаждения вертикальных наноструктуров дисульфида молибдена при низком давлении 63 Па

Результаты исследования методом EDX влияния температуры осаждения на состав пленок, представленные в таблице 1, показали, что по мере увеличения температуры осаждения в пленках увеличивается содержание серы.

Концентрация Mo(CO)6 и отношение S/Mo в газовой фазе являются важными параметрами в процессах химического осаждения дисульфида молибдена из газовой фазы. На рисунке 21 показаны РЭМ изображения поверхности пленок, осажденных при давлении 62 Па, температуре 750 °C и парциальных давлениях Mo(CO)6 от 0.06 до 0.66 Па. Как видно из представленных данных, уменьшение давления Mo(CO)6 приводит к значительному снижению плотности вертикальных нанолепестков (рис. 21 a). Установлено, что увеличение парциального давления Mo(CO)6 приводит к сближению нанолистов друг с другом [4-6] и появлению ветвлений (рис. 21 б,в). При дальнейшем увеличении концентрации Mo(CO)6 в газовой фазе вертикальные наноле-пестки начинают заменяться на фрактальные (рис. 21 в,г,д). При очень высоких концентрациях Mo(CO)6 морфология меняется кардинально, так как прекращается рост лепестков, и образуются наночастицы (рис. 21 e).

Появление разветвлений и образование ден-дритов с ростом давления Mo(CO)6, вероятнее всего, связано с увеличением скорости осаждения, когда при самых высоких скоростях осаждения пленки состояли из вертикальных разветвленных лепестков. Уменьшение пространства между лепестками при увеличении давление

Таблица 1. Влияние температуры осаждения на отношение S/Mo в пленках

Температура осаждения (0С) Отношение (S/Mo)

350 2.05

450 2.08

550 2.19

650 2.2

750 2.2

850 2.38

950 2.25

Рис. 21. Влияние парциального давления Mo(CO)6 на морфологию осаждаемых пленок. Парциальное давление Mo(CO)6 увеличивается от а до e. Пленки наносились на подложки из оксида кремния при 750 ^ и давлении 63 Па

Mo(CO)6 можно объяснить увеличением интенсивности зародышеобразования на начальной стадии роста. Большее количество Mo(CO)6 приводит к интенсификации гомогенных реакций, приводящих к зарождению кластеров в газовой фазе и, впоследствии, к осаждению пленок, состоящих из наночастиц.

Эффект влияния отношения S/Mo на морфологию осаждаемых слоев можно проследить по данным, представленным на рисунке 22.

При уменьшении отношения S/Mo вертикальные нанолисты начинают изгибаться, а разветвления становятся намного меньше [7, 8]. Это связано с тем, что лепестки горизонтального слоя могут иметь много форм, изменяющихся от тригональной до гексагональной, вероятнее всего, в зависимости от соотношения S/Mo, однако, характер влияния соотношения S/Mo на разветвление пока еще остается не вполне ясным.

Рис. 22. Влияние отношения S/Mo на морфологию нанолепестков. Отношение S/Mo увеличивается справа налево. Пленки на подложки из оксида кремния осаждались при 750 °C и давлении 63 Па

Рис. 23. Рамановский спектр двух пленок, осажденных при разных S/Mo: 500 (синий), 140 (красный).

Пленки осаждались на подложки из оксида кремния при 750 оС и давлении 63 Па

Эффект влияния отношения S/Mo на состав осаждаемых пленок исследовался с помощью рамановской спектроскопии. Результаты, представленные на рисунке 23, показали, что увеличение отношения приводит к большему загрязнению пленки углеродом (область в близи 1350 см-1).

2. Исследование закономерностей процесса осаждения монослоя и нанопирмид дисульфида молибдена при относительно высоком давлении 930 Па

Экспериментально установлено, что по мере увеличения продолжительности процесса осаждения на поверхности подложек начинают появляться нанопирамиды, как показано на рисунке 24, причем они могут образовываться и на кремнии, и на SiO2.

Чтобы пролить свет на причины их образования, были выращены в одинаковых условиях три пленки на разных подложках (кремний,

БЮ2 и монокристаллический кварц), и изучена их морфология с помощью АСМ. Как следует из полученных результатов (рис. 25), нанопи-рамиды образуются на монокристаллических подложках, причем плотность их образования достаточно высокая, возможно, из-за рассогласования параметров решетки подложек и дисульфида молибдена. На подложках из аморфной пленки БЮ2, характеризующейся гладкой поверхностью, плотность образования нанопи-рамид существенно более низкая. Зависимость роста от типа подложки и отсутствие напряжения, позволяет предположить, что образование нанопирамид происходит по механизму Стран-ски-Крастанова, однако выяснение детального механизма роста требует более тщательного исследования.

Результаты выполненных экспериментальных исследований показали, что в исследованном диапазоне температур от 350 до 950 оС и давлений от 63 до 930 Па, формируются слои, характеризующиеся четырьмя типами морфологии (рис. 26): вертикальные дендриты, вертикальные нанолисты, агрегированные на-ночастицы и тонкие пленки с сильно текстури-рованной осью с (монослой).

Зависимость морфологии как от температуры и от давления показана на графике (рис. 27).

При низком давлении (63 Па или меньше) морфология слоев изменяется от вертикальной структуры дендритов, формируемых при низких температурах (<450 оС) до вертикальных нанолистов, осаждаемых при более высоких температурах (>750 оС). При промежуточном давлении (266 до 500 Па) морфология меняется на наночастицы (в диапазоне температур от 250 до 850 оС). И, наконец, при более высоком давлении (Р>800 Па) на поверхности подложки образуются монослои при высокой температуре, и эта температура перехода уменьшается с увеличением давления.

Эту зависимость можно объяснить, принимая во внимание тот факт, что при повышении общего давления в реакционной камере растут

Рис. 24. РЭМ-изображения пирамид, осажденных на и кварце при 650 оС и давлении 930 Па за 60 минут

Рис. 25. Нанопирмиды, осажденные при 650 'С и 930 Па на кварц кремний (б), SiO2 (в)

парциальные давления реагентов, увеличивается их время пребывания в реакционной зоне и, соответственно, растет вероятность протекания гомогенных реакций образования синтезируемого вещества.

Из существующих диаграмм ясно, что концентрация Mo(CO)6 и температура осаждения являются основными параметрами, определяющими морфологию образующихся слоев. Дендриты могут быть более четкими при всех температурах при использовании органического серосодержащего реагента [9-11], однако природа серосодержащего реагента может также влиять на состав пленок. Например, результаты рамановской спектроскопии, используемой для обнаружения углеродных загрязнений в пленках, осажденных при 750 оС при схожих

условиях, но использовании разных типов серосодержащего реагента (рис. 28), показали, что в случае применения реагента органической природы вероятность загрязнения продукта углеродом растет, о чем свидетельствует наличие отчетливой углеродной моды при ~ 1333 см-1 в спектре пленки, осажденной при использовании органического реагента, в то время как эта мода не проявляется в спектре пленки, полученной с использование H2S.

ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, существование горизонтальных слоев и их деформация, подтвержденные дифракцией рентгеновских лучей и комбинационным рассеянием, позволяют пред-

Рис. 26. Четыре типа морфологии, полученные в этой работе: вертикальные наноструктуры дендритов слева вверх, вертикальные нанолисты справа вверх, слева вниз, слой за слоем, выращенная пленка, справа вниз - агрегированные наночастицы

ЮОО Р(Па)

Рис. 27. Влияние давления и температуры на морфологию пленок MoS2

положить, что вертикальные дендриты растут из горизонтальных слоев, которые изгибаются из-за деформации, что очень похоже на рост вертикальных нанолепестков. Однако переход от вертикального роста дендритов при низкой температуре и высоких скоростях осаждения к росту вертикальных листов при высокой температуре или более низких скоростях осаждения позволяет предположить, что механизм образования может быть описан моделью агрегации, ограниченной диффузией.

Существование горизонтальных слоев и их деформация, подтвержденные дифракцией рентгеновских лучей и комбинационным рассеянием, позволяют предположить, что вертикальные дендриты растут из горизонтальных слоев, которые изгибаются из-за деформации, что очень похоже на рост вертикальных нанолепестков. Однако переход от вертикального роста дендритов при низкой температуре и высоких скоростях осаждения к росту вертикальных листов при высокой температуре или более низких

Рис. 28. Рамановские спектры двух пленок, осажденных при использовании разных серосодержащих реагентов (оранжевый) С2Н^2, (синий) Н2Б. Пленки на подложках из оксида кремния при 750оС и 63 Па

скоростях осаждения позволяет предположить, что механизм образования может быть описан моделью агрегации, ограниченной диффузией.

Результаты экспериментальных исследований показали, что вертикальные дендриты являются основной морфологии пленок, осаждаемых при низком давлении в реакторе, тогда как при относительно высоком давлении удается вырастить монослой за разумное время. Вероятность образования слоев, состоящих из дендри-тов или плоских фрагментов, сильно зависит как от температуры осаждения, так и от состава реакционной газовой смеси в реакторе.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Liu K.K., Zhang W., Lee Y.H. Growth of Large-Area and Highly Crystalline MoS2 Thin Layers on Insulating Substrates // Nano Letters. 2012. V. 12. P. 1538-1544.

2. Superior stability and high capacity of restacked molybdenum disulfide as anode material for lithium ion batteries / G. Du, Z. Guo, S. Wang, R. Zeng, Z. Chen, and H. Liu // Chemical Communications. 2010. V. 46. P.1106-1108.

3. HwangH., Kim H., Cho J. MoS2 nanoplates consisting of disordered graphene-like layers for high rate lithium battery anode materials // Nano Letters. 2011. V. 11. P. 4826-4830.

4. High-mobility and low-power thin-film transistors based on multilayer MoS2 crystals / S. Kim, A. Konar, W. S. Hwang, J. H. Lee, J. Lee, J. Yang // Nature Communications. 2012. V. 3. P. 1011.

5. Fuhrer High mobility ambipolar MoS2 field-effect transistors: Substrate and dielectric effects / W. Bao, X. Cai, D. Kim, K. Sridhara, M. S. Fuhrer // Applied Physics Letters. 2013.V.102. P. 042104.

6. High-mobility and low-power thin-film transistors based on multilayer MoS2 crystals / S. Kim, et al. // Nature Communications. 2012. Vol. 3. p. 1011.

7. High performance multilayer MoS2 transistors with scandium contacts / S. Das, H.Y. Chen, A. V. Penumatcha, and J. Appenzeller // Nano Letters. 2012. V.13. P. 100- 105.

8. Control of valley polarization in monolayer MoS2 by optical helicity / K. F. Mak, K. L. He, J. Shan, T. F. Heinz // Nature Nanotechnology. 2012. V. 7. P. 494-498.

9. Valley polarization in MoS2 monolayers by optical pumping / H. L. Zeng, J. F. Dai, W. Yao, D. Xiao, X. D. Cui // Nature Nanotechnology. 2012. V. 7. P. 490-493.

10. Splendiani A., Sun L., Zhang Y. Emerging Photoluminescence in Monolayer MoS2 // Nano Lett. 2010. V. 10. P. 1271-1275.

11. Atomically Thin MoS2: A New Direct-Gap Semiconductor / K. F. Mak;, C. Lee, J. Hone, J. Shan, T. F. Heinz // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 105. 136805.

STUDY OF THE REGULARITIES OF THE PROCESS OF CHEMICAL DEPOSITION OF MOLYBDENUM DISULFIDE FROM THE GAS PHASE IN THE MO(CO)6-C2H6S2 SYSTEM

© 2022 Khattab Youssef

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, St. Petersburg, Russia

In this article, the influence of the temperature and composition of the gas in the reactor on the morphology, structure, and composition of thin films deposited using the new sulfur-containing reagent C2H6S2 was studied. The existence of horizontal layers and their deformation, confirmed by X-ray diffraction and Raman scattering, suggest that vertical dendrites grow from horizontal layers that bend due to deformation, which is very similar to the growth of vertical nanoleaves. However, the transition from vertical dendritic growth at low temperature and high deposition rates to vertical sheet growth at high temperature or lower deposition rates suggests that the formation mechanism can be described by a diffusion-limited aggregation model. The results of experimental studies have shown that vertical dendrites are the main morphology of films deposited at low pressure in the reactor, while at a relatively high pressure it is possible to grow a monolayer in a reasonable time. The probability of formation of layers consisting of dendrites or flat fragments strongly depends on both the deposition temperature and the composition of the reaction gas mixture in the reactor. Keywords nano petals, MoS2 nanostructures, nano structural elements. DOI: 10.37313/1990-5378-2022-24-6-51-64

Khattab Youssef, Postgraduate Student. E-mail: zzz@ssau.ru