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Growth mechanism and thermoelectric conversion property of transition metal dichalcogenides thin films

过渡金属二硫属化物薄膜的生长机理及热电转换性能

基本信息

批准号：
22K04181
负责人：
冨谷茂隆
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

遷移金属ダイカルコゲナイド（TMDC）は、室温領域で高い熱電変換性能が期待されている。TMDC薄膜は、機械的剥離法や液相剥離法などにより良質なフレーク状の単結晶膜が得られているが、ウエハ面内に大面積で均一に形成することは困難である。RFスパッタ法は、汚染の懸念も少なく大面積で均一に成膜でき、汚染の懸念も少なく半導体プロセスへの整合性に適している。一方、スパッタ時に硫黄抜けによる化学量論比が不均衡になりやすいため、硫黄雰囲気下でアニール処理を施す必要がある。また、結晶粒径が小さく、低結晶性という課題がある。本研究では、RFスパッタ法によるTMDC薄膜において成膜過程や硫黄雰囲気下でのアニール処理等による構造変化をトレースし、その成膜・成長機構の解明を目的とした。併せて、その構造と熱物性・電気特性との相関を把握することもスコープとしている。そこで、１年目は、成膜機構の解明に向けて以下の知見を得た。① Moグリッドを用いた低レートスパッタ成膜法により、通常のスパッタ法に比べ、MoS2膜の結晶粒サイズの増大を確認し、化学量論組成に近づく。② スパッタによるアモルファス状MoS2膜は、アルゴン雰囲気下でのアニールにより結晶化し、ある一定の温度までアニール温度が高くなるにつれ、その結晶粒サイズが増大する。さらに、アモルファス状MoS2膜は結晶性MoS2膜に比べて、硫黄雰囲気下アニールにより、その結晶粒サイズが大きく、また、化学量論組成に近くなることを明らかにした。

Migration of metals (TMDC) is expected to have high thermoelectric conversion performance at room temperature. TMDC thin films can be formed as high-quality single-crystal films by mechanical stripping or liquid-phase stripping, and can be formed uniformly over a large area in a large plane, which is difficult. RF technology, pollution control, uniform film formation over large areas, pollution control, semiconductor integration, etc. The chemical ratio of sulfur is not in equilibrium. The sulfur treatment is necessary. The crystal particle size is small and the crystallinity is low. In this study, the structure transformation of TMDC thin films, including film formation process, sulfur treatment, etc., was studied. The relationship between structure, thermal properties and electrical properties is discussed. 1 year ago, the film formation mechanism was explained. MoS2 film crystal particle size increase was confirmed by chemical analysis. 2. The crystalline MoS2 film is crystallized at a certain temperature, and the crystalline grain size increases at a certain temperature. The crystalline MoS2 film was prepared by mixing the crystalline MoS2 film with sulfur and the crystalline MoS2 film.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Improvement of MoS2 film quality by solid-phase crystallization from PVD amorphous MoSx film

通过PVD非晶MoSx薄膜固相结晶提高MoS2薄膜质量

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ryo Ono;Shinya Imai;Takamasa Kawanago;Iriya Muneta;Kuniyuki Kakushima;Kazuo Tsutsui;Tetsuya Tatsumi;Shigetaka Tomiya;Hitoshi Wakabayashi
通讯作者：
Hitoshi Wakabayashi

Positive Seebeck coefficient of niobium-doped MoS2 film deposited by sputtering and activated by sulfur vapor annealing

DOI：
10.35848/1347-4065/ac7621
发表时间：
2022-06
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
Taiga Horiguchi;T. Hamada;M. Hamada;I. Muneta;K. Kakushima;K. Tsutsui;T. Tatsumi;S. Tomiya;H. Wakabayashi
通讯作者：
Taiga Horiguchi;T. Hamada;M. Hamada;I. Muneta;K. Kakushima;K. Tsutsui;T. Tatsumi;S. Tomiya;H. Wakabayashi

Grain-Size Enlargement of MoS2 Film by Low-Rate Sputtering with Molybdenum Grid