文章來源：光譜技術(shù)及應(yīng)用

原文作者：光譜技術(shù)及應(yīng)用

2024年12月31日，國家市場監(jiān)督管理總局(國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會)發(fā)布2024年第32號中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)公告，批準(zhǔn)由中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所牽頭起草的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 44935-2024 《納米技術(shù) 二硫化鉬薄片的層數(shù)測量 拉曼光譜法》正式發(fā)布，并將于2025年7月1日起實施。

作為二維層狀材料的代表之一，二硫化鉬(以下簡寫為“MoS2”)薄片以其優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)等性能，已成為新一代高性能納米光電子器件和后硅基半導(dǎo)體時代延續(xù)摩爾定律的候選材料之一。MoS2薄片的層數(shù)對其光學(xué)和電學(xué)等性能有顯著的影響。例如，單層MoS2為直接帶隙，具有顯著的發(fā)光效率，在光電探測器、光電二極管等光電領(lǐng)域中有著良好的應(yīng)用前景，但多層MoS2的間接帶隙隨層數(shù)增加而逐漸減小;相對于單層MoS2而言，多層 MoS2的載流子遷移率和電流密度隨層數(shù)提高，在場效應(yīng)晶體管等電子器件中具有更顯著的應(yīng)用優(yōu)勢。所以，快速表征MoS2薄片的層數(shù)對于其生產(chǎn)制備和相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義，也是深入研究MoS2薄片的物理和化學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)和其開發(fā)應(yīng)用的核心。

拉曼光譜作為一種快速、無損和高靈敏度的光譜表征方法，已被廣泛地應(yīng)用于二維層狀材料，如石墨烯薄片、MoS2薄片等材料的層數(shù)測量。將拉曼光譜法用于10層以內(nèi)石墨烯薄片層數(shù)測量國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 40069-2021《納米技術(shù) 石墨烯相關(guān)二維材料的層數(shù)測量 拉曼光譜法》也是由中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所牽頭起草，已于2021年12月1日起實施并得到廣泛的應(yīng)用和認(rèn)可。但石墨烯相關(guān)二維材料層數(shù)測量的拉曼光譜法并不能都推廣到二硫化鉬薄片的層數(shù)測量，因此需要針對二硫化鉬薄片拉曼光譜的獨特特征，制定利用拉曼光譜測量二硫化鉬薄片層數(shù)的相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)。

在前期開展利用拉曼光譜表征二硫化鉬薄片層數(shù)的系統(tǒng)研究基礎(chǔ)上，中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所牽頭起草了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 44935-2024 《納米技術(shù)二硫化鉬薄片的層數(shù)測量拉曼光譜法》。該國家標(biāo)準(zhǔn)提供了測量MoS2薄片層數(shù)的獨立且可相應(yīng)驗證的三種拉曼光譜法，包括基于剪切模和層間呼吸模的峰位(A法)、基于E2g1模和A1g模的峰位差(B法)和基于氧化硅片襯底的硅拉曼模峰高(C法)，相應(yīng)原理如圖1所示。該國家標(biāo)準(zhǔn)適用于面內(nèi)尺寸大于或等于2 μm的2H堆垛的本征MoS2薄片的層數(shù)測量，規(guī)定了利用拉曼光譜法測量MoS2薄片層數(shù)時的樣品制備、儀器參數(shù)要求、表征步驟、層數(shù)判定等內(nèi)容，并列出基于該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法測量MoS2薄片層數(shù)的實例。表1給出了利用拉曼光譜測量MoS2薄片層數(shù)的三種方法的相關(guān)信息一覽表。在測量MoS2薄片的層數(shù)時，可以選擇一種或多種合適的表征方法對所測MoS2薄片的層數(shù)進(jìn)行綜合判定。

表1 利用拉曼光譜測量MoS2薄片層數(shù)的三種方法一覽表

圖1 利用拉曼光譜測量二硫化鉬薄片層數(shù)三種方法的原理圖：(左) A法，剪切模和層間呼吸模的峰位;(中) B法，E2g1模和A1g模的峰位差;(右) C法，氧化硅片襯底的硅拉曼模峰高。

該國家標(biāo)準(zhǔn)的制定，為利用拉曼光譜法對機(jī)械剝離方法制備的MoS2薄片進(jìn)行層數(shù)測量提供科學(xué)可靠的依據(jù)以及標(biāo)準(zhǔn)的試驗方法，促進(jìn)了拉曼光譜在納米技術(shù)領(lǐng)域及二維材料產(chǎn)業(yè)中的推廣應(yīng)用，有助于提高M(jìn)oS2薄片材料的質(zhì)量控制水平，促進(jìn)其在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。

該國家標(biāo)準(zhǔn)由TC279(全國納米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會)歸口 ，主管部門為中國科學(xué)院。主要起草單位為中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所、河北大學(xué)、泰州巨納新能源有限公司、東南大學(xué)、廈門凱納石墨烯技術(shù)股份有限公司、堀場(中國)貿(mào)易有限公司、中國科學(xué)院物理研究所、天津大學(xué)、國家納米科學(xué)中心，主要起草人為譚平恒、劉雪璐、林妙玲、李曉莉、丁榮、章琦、倪振華、黃衛(wèi)明、沈婧、楊洋、何清、高潔、邵悅。