1.一種在基材的表面上形成金屬硫?qū)倩锏幕径S(2D)的膜的方法,該方法包含:
a)使用原子層沉積(ALD)工藝貼附含金屬分子層至經(jīng)加熱的基材的表面;
b)使該含金屬分子層與使用等離子體輸送的含硫?qū)倩锏淖杂苫那绑w氣體反應(yīng)以形成金屬硫?qū)倩锏姆蔷一?D的膜;以及
c)對該非晶且基本2D的膜進(jìn)行激光退火以由此形成該金屬硫?qū)倩锏幕窘Y(jié)晶且基本2D的膜,其中該金屬硫?qū)倩锟删哂蠱X或MX2的形式,其中M為金屬且X為硫?qū)倩铩?/p>
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其中該金屬M(fèi)為Mo和W中的一者,且其中該硫?qū)倩颴為S、Se和Te中的一者。
3.如權(quán)利要求1所述的方法,其中該等離子體包含含X的自由基。
4.如權(quán)利要求3所述的方法,其中該含X的自由基包含H2S*。
5.如權(quán)利要求1所述的方法,還包含處理該基材以從該基材的該表面移除該基本結(jié)晶且基本2D的膜。
6.如權(quán)利要求1所述的方法,其中該金屬硫?qū)倩锏脑摶窘Y(jié)晶且基本2D的膜具有25mm×25mm或更大的尺寸。
7.如權(quán)利要求1所述的方法,其中在進(jìn)行步驟c)前,重復(fù)步驟a)及步驟b)多次。
8.一種在基材的表面上形成金屬硫?qū)倩锏幕径S(2D)的膜的方法,該方法包含:
a)使用原子層沉積(ALD)工藝貼附含金屬分子層至經(jīng)加熱的基材的表面;
b)使氧化劑前體氣體與該含金屬分子層反應(yīng)以形成MO3層;
c)重復(fù)步驟a)及步驟b)以形成具有多個MO3層的MO3膜;
d)使含硫?qū)倩锏淖杂苫那绑w氣體與該MO3膜反應(yīng)以形成金屬硫?qū)倩锏姆蔷一?D的膜;以及
e)對該非晶且基本2D的膜進(jìn)行激光退火以由此形成該金屬硫?qū)倩锏幕窘Y(jié)晶且基本2D的膜,其中該金屬硫?qū)倩锟删哂蠱X或MX2的形式,其中M為金屬且X為硫?qū)倩铩?/p>
9.如權(quán)利要求8所述的方法,其中該金屬M(fèi)為Mo和W中的一者,且其中該硫?qū)倩颴為S、Se和Te中的一者。
10.如權(quán)利要求8所述的方法,其中步驟d)包含使用等離子體提供該含硫?qū)倩锏淖杂苫那绑w氣體。
11.如權(quán)利要求10所述的方法,其中該含硫?qū)倩锏淖杂苫那绑w氣體包含H2S*。
12.如權(quán)利要求8所述的方法,還包含處理該基材以從該基材的該表面移除該基本結(jié)晶且基本2D的膜。
13.如權(quán)利要求8所述的方法,其中該金屬硫?qū)倩锏脑摶窘Y(jié)晶且基本2D的膜具有25mm×25mm或更大的尺寸。
14.一種在基材的表面上形成金屬硫?qū)倩锏幕径S(2D)的膜的方法,該方法包含:
a)使用原子層沉積(ALD)工藝貼附含金屬分子層至經(jīng)加熱的基材的表面;
b)使氧化劑前體氣體與該含金屬分子層反應(yīng)以形成MO3層;
c)重復(fù)步驟a)及步驟b)以形成具有多個MO3層的MO3膜;
d)對該MO3膜進(jìn)行激光退火以由此形成MO2膜;
e)使含硫?qū)倩锏淖杂苫那绑w氣體與該MO2膜反應(yīng)以形成金屬硫?qū)倩锏姆蔷一?D的膜;以及
f)對該非晶且基本2D的膜進(jìn)行激光退火以由此形成該金屬硫?qū)倩锏幕窘Y(jié)晶且基本2D的膜,其中該金屬硫?qū)倩锟删哂蠱X或MX2的形式,其中M為金屬且X為硫?qū)倩铩?/p>
15.如權(quán)利要求14所述的方法,其中該金屬M(fèi)為Mo和W中的一者,且其中該硫?qū)倩颴為S、Se和Te中的一者。
16.如權(quán)利要求14所述的方法,其中步驟e)包含使用等離子體提供該含硫?qū)倩锏淖杂苫那绑w氣體。
17.如權(quán)利要求16所述的方法,其中該含硫?qū)倩锏淖杂苫那绑w氣體包含H2S*。
18.如權(quán)利要求14所述的方法,還包含處理該基材以從該基材的該表面移除該基本結(jié)晶且基本2D的膜。
19.如權(quán)利要求14所述的方法,其中該金屬硫?qū)倩锏脑摶窘Y(jié)晶且基本2D的膜具有25mm×25mm或更大的尺寸。
20.一種使用原子層沉積工藝在基材的表面上形成金屬單硫?qū)倩?MX)或金屬雙硫?qū)倩?MX2)的基本二維(2D)的膜的方法,該方法包含:
a)在具有從0.1乇至0.5乇的范圍內(nèi)的壓力的腔室內(nèi)部提供該基材,且加熱該基材至介于150℃和500℃之間的溫度;
b)導(dǎo)入具有金屬M(fèi)的含金屬的前體氣體至該腔室內(nèi)部,其中該含金屬的前體氣體與該基材反應(yīng)且留在該基材上;
c)清除該腔室內(nèi)部的過量的含金屬的前體氣體;
d)使用等離子體導(dǎo)入硫?qū)倩锴绑w氣體至該腔室內(nèi)部,其中該硫?qū)倩锴绑w氣體與留在該基材上的該含金屬的前體氣體反應(yīng)從而產(chǎn)生MX或MX2的非晶膜;
e)凈化該腔室內(nèi)部;及
f)在該非晶膜上方掃描激光束以加熱該非晶膜至介于650℃和1200℃之間的溫度以在該基材的表面上產(chǎn)生MX或MX2的基本2D的膜,其中該基本2D的膜為基本結(jié)晶的。
21.如權(quán)利要求20所述的方法,其中該金屬M(fèi)為Mo和W中的一者。
22.如權(quán)利要求20所述的方法,其中該硫?qū)倩颴為S、Se和Te中的一者。
23.如權(quán)利要求20所述的方法,其中該等離子體包含含X的自由基。
24.如權(quán)利要求23所述的方法,其中該含X的自由基包含H2S*。
25.如權(quán)利要求20所述的方法,還包含處理該基材以從該基材的該表面移除該基本結(jié)晶且基本2D的膜。
26.如權(quán)利要求20所述的方法,其中該激光束具有532nm的標(biāo)稱波長。
27.如權(quán)利要求20所述的方法,其中在步驟d)中,該硫?qū)倩锴绑w氣體的提供以連續(xù)方式或脈沖方式來進(jìn)行。
28.如權(quán)利要求20所述的方法,其中該2D膜具有25mm×25mm或更大的尺寸。
29.如權(quán)利要求20所述的方法,其中在步驟f)中,該激光束掃描以光柵掃描的方式來進(jìn)行。
30.如權(quán)利要求20所述的方法,其中該基材由硅或藍(lán)寶石所制成。
31.如權(quán)利要求20所述的方法,其中在進(jìn)行步驟f)前,重復(fù)步驟b)至步驟e)多次。
32.一種使用原子層沉積工藝在基材的表面上形成金屬單硫?qū)倩?MX)或金屬雙硫?qū)倩?MX2)的二維(2D)膜的方法,該方法包含:
a)在具有從0.1乇至0.5乇的范圍內(nèi)的壓力的腔室內(nèi)部提供該基材,且加熱該基材至介于150℃和500℃之間的初始溫度;
b)提供具有金屬M(fèi)的含金屬的前體氣體至該腔室內(nèi)部,包含排除任何過量的含金屬的前體氣體,其中該金屬M(fèi)為Mo和W中的一者;
c)提供氧化劑前體氣體至該腔室內(nèi)部以形成MO3層,且排除任何過量的氧化劑氣體;
d)重復(fù)步驟b)及c)以形成具有多個MO3層的MO3膜;
e)使用等離子體來導(dǎo)入硫?qū)倩锴绑w氣體至該腔室內(nèi)部,其中該硫?qū)倩锴绑w氣體與該MO3膜反應(yīng)從而形成MX或MX2的非晶膜;以及
f)在MX或MX2的該非晶膜上方掃描激光束以加熱MX或MX2的該非晶膜至介于650℃和1200℃之間的溫度,從而產(chǎn)生MX或MX2的基本結(jié)晶膜。
33.如權(quán)利要求32所述的方法,其中該氧化劑前體氣體為H2O、O3、O*和O2中的一者。
34.如權(quán)利要求32所述的方法,其中該硫?qū)倩锴绑w氣體包含硫。
35.如權(quán)利要求32所述的方法,其中該含金屬的前體氣體選自由二(叔丁基亞氨基)二(甲基酰氨基)鉬、MoCl5、六羰基鉬、二(叔丁基亞氨基)二(甲基酰氨基)鎢、WH2(iPrCp)2和WF6所構(gòu)成的群組。
36.如權(quán)利要求32所述的方法,其中該激光束具有532nm的標(biāo)稱波長。
37.如權(quán)利要求32所述的方法,其中在步驟e)中,該硫?qū)倩锴绑w氣體的提供以連續(xù)方式或脈沖方式來進(jìn)行。
38.如權(quán)利要求32所述的方法,還包含從該基材的該表面移除MX或MX2的該基本結(jié)晶膜。
39.如權(quán)利要求32所述的方法,其中該激光束掃描以光柵掃描的方式來進(jìn)行。
40.如權(quán)利要求32所述的方法,其中該基材由硅或藍(lán)寶石所制成。
41.如權(quán)利要求32所述的方法,其中通過經(jīng)加熱的夾具支撐該基材,且在步驟a)中,通過該經(jīng)加熱的夾具將該基材加熱至該初始溫度。
42.如權(quán)利要求32所述的方法,其中該MO3膜具有3至8個MO3層。
43.一種使用原子層沉積工藝在基材的表面上形成金屬單硫?qū)倩?MX)或金屬雙硫?qū)倩?MX2)的二維(2D)膜的方法,該方法包含:
a)在具有從0.1乇至0.5乇的范圍內(nèi)的壓力的腔室內(nèi)部提供該基材,且加熱該基材至介于150℃和500℃之間的初始溫度;
b)提供具有金屬M(fèi)的含金屬的前體氣體至該腔室內(nèi)部,包含排除任何過量的含金屬的前體氣體,其中該金屬M(fèi)為Mo和W中的一者;
c)提供氧化劑前體氣體至該腔室內(nèi)部以形成MO3層,且排除任何過量的氧化劑氣體;
d)重復(fù)步驟b)及c)以形成具有多個MO3層的MO3膜;
e)對該MO3膜進(jìn)行激光退火以形成MO2膜;
f)使用等離子體來導(dǎo)入硫?qū)倩锴绑w氣體至該腔室內(nèi)部,其中該硫?qū)倩锴绑w氣體與該MO2膜反應(yīng)從而產(chǎn)生MX或MX2的非晶膜,且凈化該腔室內(nèi)部;以及
g)在MX或MX2的該非晶膜上方掃描激光束以加熱MX或MX2的該非晶膜至介于650℃和1200℃之間的溫度,從而產(chǎn)生MX或MX2的基本結(jié)晶膜。
44.如權(quán)利要求43所述的方法,其中該氧化劑前體為H2O、O3、O*和O2中的一者。
45.如權(quán)利要求43所述的方法,其中該硫?qū)倩锴绑w氣體包含硫。
46.如權(quán)利要求43所述的方法,其中該含金屬的前體氣體選自由二(叔丁基亞氨基)二(甲基酰氨基)鉬、MoCl5、六羰基鉬、二(叔丁基亞氨基)二(甲基酰氨基)鎢、WH2(iPrCp)2和WF6所構(gòu)成的前體氣體群組。
47.如權(quán)利要求43所述的方法,其中該激光束具有532nm的標(biāo)稱波長。
48.如權(quán)利要求43所述的方法,其中在步驟e)中,該硫?qū)倩锴绑w氣體的提供以連續(xù)方式或脈沖方式來進(jìn)行。
49.如權(quán)利要求43所述的方法,還包含從該基材的該表面移除MX或MX2的該基本結(jié)晶膜。
50.如權(quán)利要求43所述的方法,其中該激光束掃描以光柵掃描的方式來進(jìn)行。
51.如權(quán)利要求43所述的方法,其中該基材由硅或藍(lán)寶石所制成。
52.如權(quán)利要求43所述的方法,其中通過經(jīng)加熱的夾具支撐該基材,且在步驟a)中,通過該經(jīng)加熱的夾具將該基材加熱至該初始溫度。
53.如權(quán)利要求43所述的方法,其中該MO3膜具有3至8個MO3層。