高真空基底压力在 Mos2 溅射中的意义是什么？确保薄膜纯度和化学计量比

维持高真空基底压力是沉积高纯度二硫化钼 (MoS2) 薄膜的基本先决条件。通过达到低至 $2 \times 10^{-3}$ Pa 的真空度，您可以有效地排出溅射室中的残留氧气和水蒸气。这一步骤对于防止沉积过程中的氧化至关重要，并确保薄膜保持最佳半导体性能所需的精确化学计量比。

核心要点 MoS2 薄膜的质量在沉积开始之前就已经确定。高真空基底压力充当了防止环境污染的屏障，确保所得材料是纯净的半导体，而不是劣化的氧化物。

真空在污染控制中的作用

建立高真空基底压力（通常在 $2 \times 10^{-3}$ Pa 左右）的主要目标是去除大气污染物。

MoS2 沉积最关键的敌人是残留氧气和水蒸气。如果这些气体残留在腔室中，它们不会被动地漂浮；它们会积极地与源材料发生反应。

在溅射过程中，原子会以高能量状态从靶材中溅射出来。

在这种状态下，钼极易与任何残留的氧气发生反应。高真空可确保钼按预期与硫结合，而不是氧化形成降解薄膜结构的有害化合物。

化学计量比是指薄膜中各元素之间的精确定量关系——特别是钼与硫的比例。

高基底压力对于维持此比例至关重要。通过去除竞争性反应物（如氧气），您可以确保沉积的薄膜保持真正的二硫化钼，而不是硫化物和氧化物的混合物。

MoS2 的电学性质在很大程度上取决于其纯度。

通过适当的真空协议防止氧化时，薄膜可保持正确的半导体特性。这对于需要精确带隙和载流子迁移率的应用至关重要，从而将电子级薄膜与用于润滑的低质量工业涂层区分开来。

虽然高基底压力对于纯度至关重要，但它并不是唯一重要的压力变量。您必须区分初始真空（基底压力）和实际过程中的压力（工作压力）。

一旦开始沉积或硫化，如果不正确地管理硫的挥发性，保持高真空有时可能会适得其反。

如硫化工艺中所述，通常需要较高的工作压力（例如，50-300 托）来控制硫的蒸发速率。如果在加热阶段环境过于稀薄，硫可能会过快蒸发，导致硫空位和缺陷。

因此，理想的工艺涉及两步压力策略。

您需要高真空基底来初步去除氧气。但是，您必须随后调节工作压力，以确保有足够的硫源来钝化缺陷并控制导电类型（从缺陷较多的 n 型转变为高质量的 p 型）。

为了最大化 MoS2 薄膜的质量，请根据您的具体性能要求调整您的真空策略：

MoS2 溅射的成功依赖于原始的起始环境，然后是精确的压力调节，以保护薄膜的化学成分。

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Irasani Rahayu, Melania Suweni Muntini. Effect of Annealing Techniques on the Thermoelectric Properties of Molybdenum Disulfide Thin Films Prepared by RF Sputtering. DOI: 10.1088/1742-6596/3139/1/012035

本文还参考了以下技术资料 Kintek Furnace 知识库 .