二硫化钼（MoS₂）作为一种过渡金属二硫化物，具有层状结构，单层MoS₂表现出直接带隙半导体特性，使其在晶体管、光电探测器、光伏电池等领域展现出应用潜力。Si/SiO₂衬底因其良好的晶体稳定性和与硅基半导体工艺的兼容性，成为MoS₂外延生长的平台。

Si/SiO₂ 衬底的优势

（一）电学性能

Si/SiO₂ 衬底具有良好的电学性能，其表面的 SiO₂ 层能够有效隔离衬底与 MoS₂ 薄膜之间的电学干扰，提高器件的性能和稳定性。此外，Si/SiO₂ 衬底的导电性能够有效提高器件的电学性能，满足高性能电子器件的需求。

（二）晶体结构

Si/SiO₂ 衬底具有良好的晶体结构，其表面的 SiO₂ 层能够提供稳定的生长环境，有助于 MoS₂ 薄膜的高质量生长。此外，Si/SiO₂ 衬底的晶体结构与 MoS₂ 的晶体结构较为匹配，能够实现高质量的外延生长。

（三）工业应用基础

Si/SiO₂ 衬底在半导体工业中具有应用基础，其制备工艺成熟，成本较低，能够满足大规模生产的需要。此外，Si/SiO₂ 衬底的兼容性较好，能够与现有的半导体工艺无缝对接，便于实现 MoS₂ 基器件的产业化应用。

MoS₂的晶体结构与电学特性

晶体结构

MoS₂的晶体结构主要包括2H相、1T相和3R相。其中，2H相是最常见的晶相，具有半导体特性，层状结构以六方对称排列（A-B-A-B堆叠序列）。单层MoS₂由一个钼原子层夹在两个硫原子层之间，呈现出一个“S-Mo-S”的三层堆叠结构，层间距约0.65 nm，层间通过较弱的范德华力维系。这种层状结构为MoS₂的独特电学特性奠定了基础。

电学特性

单层MoS₂具有直接带隙，带隙宽度在1.80 eV左右，表现出良好的光电性能。随着层数的增加，MoS₂的带隙逐渐转变为间接带隙，但其电学性能仍受层数、晶相、缺陷密度等多种因素影响。在Si/SiO₂衬底上生长的MoS₂薄膜，其电学性能可以通过调控生长条件进行优化。

Si/SiO₂衬底上MoS₂的电学性能研究

载流子迁移率

载流子迁移率是衡量半导体材料电学性能的重要指标之一。在Si/SiO₂衬底上生长的MoS₂薄膜，其载流子迁移率受多种因素影响，包括生长条件、层数、晶相、缺陷密度等。研究表明，通过优化生长条件，如控制温度、压力、前驱体浓度等，可以提高MoS₂薄膜的载流子迁移率。此外，采用高质量的Si/SiO₂衬底和先进的制备工艺，也有助于提升MoS₂薄膜的电学性能。

开关比

开关比是衡量场效应晶体管（FET）性能的重要指标之一。在Si/SiO₂衬底上制备的MoS₂ FET，其开关比受MoS₂薄膜的层数、晶相、接触电阻等多种因素影响。研究表明，单层MoS₂ FET具有较高的开关比，这得益于其直接带隙半导体特性和良好的载流子迁移率。此外，通过优化接触工程，如采用金属（如Ti）直接键合MoS₂边缘S原子，或采用相变接触技术（如激光处理局部生成1T相MoS₂作为源/漏），可以进一步降低接触电阻，提高MoS₂ FET的开关比。

接触电阻

接触电阻是影响半导体器件性能的关键因素之一。在Si/SiO₂衬底上制备的MoS₂器件，其接触电阻受金属功函数、MoS₂电子亲和势、界面缺陷等多种因素影响。研究表明，通过选择合适的金属电极材料（如Er、石墨烯等），或采用合金接触技术（如Ti/Au退火形成TiSₓ界面层），可以降低MoS₂器件的接触电阻。此外，优化生长条件和制备工艺，也有助于减少界面缺陷，提高MoS₂器件的电学性能。

Si/SiO₂衬底上MoS₂的电学性能研究对于推动二维材料在电子学领域的应用具有重要意义。通过优化生长条件和制备工艺，可以提高MoS₂薄膜的电学性能，为其在晶体管、光电探测器、柔性电子器件等领域的应用提供有力支持。