文献综述
摘要：近年来，硒化铟(InSe)层二维材料因其高迁移率、高迁移率和优异的物理性能而受到学术界的广泛关注[1]。硒化铟(InSe)是一种二维层状半导体材料，是groupIII单硫族化合物中报道最多的一种。电子器件的应用要求在合成高质量和大面积InSe单层膜方面的发展。化学气相沉积(CVD)一直在种植包括石墨烯、六方氮化硼和过渡金属二卤代烷单层膜在内的大面积2D材料这个方法里是热点[2]。本次研究将采用化学气相沉积法在云母衬底上制备二维InSe纳米片，对二维InSe纳米片晶相、形貌、尺寸及厚度进行研究。
关键词：二维材料，硒化铟，化学气相沉积
一、引言
二维层状半导体材料具有特有的层状结构，且表面无悬挂键，当厚度减小至原子级时会呈现出较强的光与物质相互作用、高透光性、优异的机械柔韧性和易于多功能化集成等优点，使其成为未来电子和光电子器件领域有力的竞争者之一[3]。Ⅲ～Ⅵ族二维层状半导体材料（GaS，Ga2S3，GaSe，GaTe，In2S3，In2Se3和InSe等）由于其新颖的电学和光电特性而受到广泛关注[4]。InSe作为Ⅲ～Ⅵ族二维层状半导体材料的成员之一，因其优异的光电性质被应用于光学传感器、光探测器、热电及非线性光学等领域。InSe具有类石墨烯层状结构，由垂直堆叠的Sｅ⁃Iｎ⁃Iｎ⁃Sｅ层通过较弱的范德华力相结合，根据堆叠次序不同可以有 beta;，gamma;和ε３种形态，单层厚度约为0.85ｎｍ[5]。此外，InSe具有较轻的电子有效质量ｍlowast;（ｍlowast;ＩｎＳｅ＝0.14m0，其中ｍ０为电子静止质量）和较强的量子限域效应，其室温下电子迁移率高达1０３ｃｍ２·Ｖ－１·ｓ－１，且带隙随层数变化呈现较宽的变化范围（1.26—2.11eV）[6]。最近的几项研究表明，InSe可以被机械剥离到原子厚度，并表现出许多不同寻常的特性，包括出色的载流子迁移率、独特的物理特性、和随层数变化的调制带隙。用脉冲激光沉积(PLD)方法合成的InSe薄膜具有良好的均匀性、高迁移率和强而快速的光探测能力。用物理气相沉积(PVD)方法合成InSe薄片，其二次谐波产生信号显示了较大的光学二阶磁化率[7]。研究大多基于机械剥离法或脉冲激光沉积法，前者产率低且重复性差，后者生成小晶粒的薄膜而降低材料的性能，严重阻碍其未来大规模的实际应用。化学气相沉积法（ＣＶＤ）被认为是实现制备二维材料可控合成的有效方法[8]。基于CVD InSe单层膜的离子凝胶门控场效应晶体管表现出n型沟道行为，在室温下场效应电子迁移率高达30 cm2 Vminus;1 sminus;1，通关电流比为gt;104。此外，石墨烯可作为保护层，防止InSe与周围环境之间的氧化。同时，所合成的InSe薄膜可以转移到任意基底上，使各种2D材料重新组装成垂直堆叠的异质结构成为可能，促进了对其特性和应用的研究[1]。
二、采用CVD合成二维InSe的主要制备方法
我们的CVD实验装置通过氧化铟和硒的气相反应合成单层InSe原子层，如图1a所示[1]。
在合成过程中分别引入氩气和氢气作为载气和还原剂。
InSe层的生长:通过CVD工艺在云母衬底(1 cm2)上合成单层InSe。铟和硒的前驱体分别为三氧化铟粉(In2O3, Alfa Aesar，纯度99.99%)和硒粉(Se, Sigma-Aldrich，纯度99.5%)。将0.3 g的In2O3粉末放入主炉加热区中心的陶瓷船组中[9]。在上游侧，硒粉被另一个加热炉加热。云母底物被放置在下游一侧，在这里，Se和In2O3蒸汽通过氩气(60 sccm)流动气体中的H2 (6-30 sccm)混合物带到云母底物中。同时，整个过程将腔室压力设置为50 T / r。主炉中心被加热到630°C，升温速率为25°C min - 1。上游加热炉温度提高到270°C熔化Se，主加热炉温度达到630°C。加热区在630°C后保持15分钟，两个炉自然冷却至室温[10]。
