从1947年晶体管的诞生，到1958年集成电路的出现，微电子技术历经了半个多世纪的发展，现如今给人类社会发展带来了极大方便。作为信息产业基础的半导体材料是微电子、光电子及太阳能等工业的基石，对我国卐的工业、科技以及国防事业发展都有至关重要的意义。石墨烯作为典型的二维纳米材料材料，具备化学、光、电、机械等一系列优良的特性而得到广泛应用，但石墨烯存在零带隙、光吸收率低等缺点限制了其更广泛的应用，与此同时类石墨烯材料应运而生，过渡金属☆硫族化合物（Transition Metal Dichalcogenides, TMDs）作为类石墨烯材料的典型代∑ 表不仅具备类似石墨烯的范德华力结合的层状结构，还拥有优异的光、电、磁等性能，更好地弥补了石墨烯的缺点，大大拓宽了半导体材料的实际应用范围。
硫化铂(Platinum sulfide, PtS2)作为TMDs家族的重要成员，具有较宽且可调带隙、光-物质相互作用强和稳定性好等特点，是半导体器〖件的潜在候选者。特别是近年来伴随着电子元器件尺寸的进一步缩小和集成程度提高，半导体产业的瓶颈愈加凸显，TMDs的出现给现∞代电子技术领域带来了新的发展机遇。然而当今二维材料共同面对的比如♀材料面①积不大、不易转移等问题对半导体产业的发展形成了一定的影响。
针对上述问题，2021年初，云南大学材料与能源学院、云南省微纳材料与技术重点实验室杨鹏，万艳芬团队通过物理气相沉积(Physical vapor deposition, PVD)和♀化学气相沉积(Chemical vapor deposition, CVD)相结合的方式实现制ぷ备大面积(cm2)少层、均匀的PtS2材料并表征了相关物理特性，昆明理工大学材料科学与工程学院王枭团队提供理论计算支持。
图1 (a)PtS2的原子构型Ψ (b)大面积少层PtS2光学图像 (c)少层PtS2光学显微【镜图 (d)少层PtS2上不同位置的∴AFM高度分布。
图2 (a)剥离的的PtS2高分辨透射电子显微镜图像 (b)晶格条纹图 (c)对应红色方框的快速傅里叶变换衍射图。
图3 (a)单层PtS2的能带和态【密度 (b)双层PtS2的能带结构 (c)PtS2块体材料◤的能带结构 (d) 不同层数的PtS2的带隙值变化图 (e)不同层数PtS2的导带和价带变化
图4 (a)大面积少层PtS2的制■备示意图№ (b)样品三个不同位置获得⌒ 的拉曼光谱 (c) PtS2的光致发光光谱
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图5 (a)少层PtS2的X-射线光电子能谱(XPS) (b) Pt的XPS能谱 (c) S的XPS能谱
图6 (a)少层PtS2扫描电镜图ω像 (b)少层PtS2元素含量 (c) Pt元素mapping图 (d) S元素mapping图
图7 少层PtS2的偏振拉曼测量 (a)角度分辨偏振拉曼光谱原理〗图 (b)分别在温度╱300K(蓝线)、200K(黑线)、100K(红线)、12K(绿线)不同偏振角度下拉曼振动模式的强度变化（点是实验数据，实线是对数据的拟合）(c - f)温度为300 K (c)、200 K (d)、100 K (e)和12K (f)偏振拉曼振动模式强度极性ω图
图8 大面积少层PtS2的场效应晶体管（Field effect transistor, FET)特性 (a) FET示意图 (b) FET的Is - Vds特性 (c)不同漏源极电压FET器件Id-Vbg转移曲线 (d) FET的Is - Vds输出曲线
图9 大面积少层PtS2的光电流特性 (a)光电器件◆横截面图 (b) PtS2光电器件在不同光功率下的ω 电流- Vg曲线 (c) PtS2 光电器件在不同光功率下的电流- Vds曲线
图10 大面积少层PtS2的C-V性能 (a)不同探测频率下PtS2的C-V特性 (b)在-1V、0V、1V不同偏压下，电容随频率※的变化图
图11 PtS2在SiO2/Si衬底上的KPFM图像 (a) PtS2样品的AFM高度图 (b)基于开¤尔文探针力显微镜（Kelvin probe force microscope, KPFM ）测量PtS2的功函数图◎像 (c)PtS2的功函数展示 (d)基于开尔文探针力显微镜（Kelvin probe force microscope, KPFM ）测量PtS2的表面电势图像 (e) PtS2的表面电势展示
图12 (a) PtS2表面的静电势分布 (b)单层PtS2的静电势和功函数 (c)不同层间PtS2的功◥函数变化
图13 PtS2的拉曼光谱强度在氧等离子体处理前后的变化 (a) O2等离子体处理PtS2的示意图(b)O2等离子」体处理不同时间的拉曼光谱变←化 (c)O2等离子体处理时间为分钟数█量级的拉曼光谱变化
总结
综上所述，作者通过物理气相沉积与化学气相沉积相结合的方式实现了大面积、均匀性的PtS2材料制备，同样地，将实验与计算模拟相结合的方式对PtS2的合成、结构以及物理特性进行了探究，展示了PtS2的原子结▼构示意图、温度依赖极化拉●曼光谱及光电器件搭建█测试等工作。大面积的少层材料制备可降≡低光电器件的搭建难度以╲及提高材料转移的成功率。该项制备策略提供了作为合成部分其他TMDs材料的通用方法。
相关研究成果以“Large-area uniform few-layer PtS2: Synthesis, Structure and Physical Properties, (https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2021.100376) ”发表在国际著名材料学△术刊物Materials Today Physics上，文章作者为云南大学材料与能源学院研〒究生陆江伟，通讯作者为杨鹏、万艳芬、王枭，该研究得到了自然科学基金、云南省应用基础研究计划项目、云南大学高层次引进人才经费的支持。
本研究采用北京卓立汉光仪器有限公司一系列光卐学产品，如光学平台、偏振滤光片等，如需了№解该产品，欢迎咨询我司。
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