二维材料是具有原子级厚度的新型材料,由于维度的限制使其展现出独特的光学、电学及机械性能。继石墨烯之后,具有类似结构的过渡金属二硫族化合物（Transition Metal Dichalcogenides,TMDs）受到了人们的普遍关注。TMDs材料具有良好的柔韧性以及金属、半导体、绝缘体等多种导电特性,在电子、光电及传感器件等领域具有广阔的应用前景。二硫化钼（Mo S2）是TMDs家族中的重要成员,它的单层禁带宽度约为1.8e V,是一种理想的半导体材料,因此其在薄膜晶体管（Thin Film Transistor,TFT）的应用中具有巨大的发展潜力,成为了学术界的关注热点。目前,高质量Mo S2薄层的制备、Mo S2-TFT器件的半导体与界面特性是该领域亟待研究的问题。本论文围绕着上述内容,在以下几个方面开展了研究工作:1.高质量Mo S2薄层材料的制备工艺经典机械剥离方法所制备的Mo S2薄层普遍存在材料面积小、产率低的缺点,不利于Mo S2-TFT器件有源层的构建。本研究基于微机械剥离,提出了以下两种高质量的Mo S2薄层材料的制备工艺:（1）基于溶剂法的Mo S2薄层制备本论文提出了一种在Mo S2块体与Si O2衬底之间加入溶剂处理的Mo S2薄层制备工艺。该工艺利用丙酮、异丙醇、乙醇以及去离子水等溶剂对Mo S2与Si O2的界面进行处理,所得到的样品符合Mo S2多层材料的光谱特征,具有面积大、产率高的特点,其内在机理主要包括以下两个方面:第一,通过Mo S2与Si O2之间的狭小通道产生向外的毛细管力以及溶剂凹面处上下材料的粘合力,有效增加了Mo S2与Si O2之间的接触面积,从而增大了界面处的范德华力;第二,经溶剂处理后的Mo S2的表面黏合功明显增大,提升了Mo S2与Si O2界面处的黏附能力。（2）基于热处理的Mo S2薄层制备为研究热处理工艺对Mo S2薄层制备效果的影响,本论文通过温度与时间的对比实验,明确了该工艺的理想实施条件为:110℃下处理样品120分钟,并在退火10分钟后剥离Mo S2块体。根据统计结果,在此工艺条件下的Mo S2薄层面积与产率均明显优于其他条件。同时,通过AFM表征确认了薄层中存在一个200μm×100μm尺寸的单原子层Mo S2。热处理剥离工艺的内在作用机理包括以下两个方面:首先,热处理能够有效去除Mo S2与Si O2界面间的水分子,由此增大了Mo S2与Si O2的接触面,增强了两者间的范德华力作用;其次,热处理完成后短时间的退火致使Mo S2表面温度下降,抑制分子间的运动,既可进一步增大Mo S2与Si O2界面处的范德华力,又能够保证Mo S2块体内部原子层间范德华力因短时间内高温未能退去而处于相对低值。由此,Mo S2内外产生了范德华作用力差,从而促进了剥离过程中Mo S2块体的分离,更有利于单原子层Mo S2的形成。2.Mo S2-TFT构建及其半导体特性本论文构建了基于Au、Ag、Al、Cu四种漏源电极的Mo S2-TFT,并围绕着器件的半导体特性开展了以下两个方面的工作:（1）不同金属漏源电极下Mo S2-TFT中金属半导体接触特性首先,我们针对上述四种Mo S2-TFT进行了电学表征,分别得到了它们的输出与转移特性曲线,并据此明确了器件的场效应迁移率、开/关态电流比、阈值电压以及最大饱和电流等重要性能参数。在此基础上,通过热电子发射理论计算得到四种器件内金属半导体接触的有效势垒高度分别为:10.487e V（Au）、10.501e V（Ag）、10.606e V（Al）、10.448e V（Cu）。该结果表明器件中存在金属-半导体接触的势垒高度与金属功函数的不匹配。根据肖特基-莫特法则,我们确定器件的金属-半导体接触中存在费米能级钉扎效应,而产生此现象的原因主要是器件有源层中半导体表面存在的表面态。费米能级钉扎效应的存在,导致不同表面功函数的漏源电极材料构成的器件具有同样数量级的开态电流。（2）基于Ag漏源电极的Mo S2-TFT器件稳定性论文研究了基于Ag漏源电极的Mo S2-TFT器件的稳定性。通过分别测试器件在大气环境下放置0、48、120、216小时后的输出特性与转移特性,发现TFT的开/关态电流、场效应迁移率随着时间的推移都呈现明显的上升趋势,产生这种现象的主要原因是:在大气环境下,Mo S2原子结构中普遍存在的硫空位缺陷容易吸收空气中的氧分子,形成过氧化自由基,导致器件的沟道处产生额外的负电荷累积。这部分负电荷随着漏源电场的作用补充到沟道电流中,导致器件开/关态电流比的下降及阈值电压的升高。3.界面修饰对TFT器件性能的影响本论文利用p-6P、OTS两种有机材料作为TFT器件的界面修饰层,实现了器件性能的强化,主要的研究工作如下:（1）基于p-6P与OTS界面修饰实现Ti OPc-TFT的双极型传输特性与稳定性为明确器件修饰层对TFT双极型传输特性的作用,我们选择对六联苯（p-6P）与十八烷基三氯硅烷（OTS）薄膜作为绝缘层修饰材料,利用p型有机半导体材料酞菁氧钛（Ti OPc）作为有源层制备TFT。我们发现p-6P对界面的修饰作用促进了高度有序的Ti OPc薄膜形貌的形成,并保证了OTS对羟基的抑制作用,从而明显提高了Ti OPc中电子的传输效率,使器件在空气中能够展现出典型的双极型电荷传输特性。该特性在器件置于空气中7天之后仍能明显观察到,而且器件中空穴所形成的开/关态电流比甚至优于完成制备之时,这充分说明绝缘层的界面修饰能够有效提高器件在大气环境中的稳定性。（2）基于OTS界面修饰实现Mo S2-TFT器件性能的改善在该研究中,我们利用OTS作为绝缘层界面的修饰材料,判断其对Mo S2-TFT性能的影响。经OTS修饰过的TFT器件表征结果如下:VDS=10V时的场效应迁移率、阈值电压、开/关态电流比、关态电流、开态电流分别为48.52cm2/Vs、-0.91V、2.9×104、8.05×10-3μA、233.19μA;VG=30V时的沟道最大饱和电流为463.49μA,器件的关态电流降低了3个数量级,阈值电压下降了2个数量级,明显优于未经修饰器件。器件性能改善的原因主要在于OTS的修饰大量减少了Si O2表面的羟基,降低了其与Mo S2内硫空位吸附的氧分子所合成的过氧化羟基自由基的数量,抑制了器件沟道处负电荷的累积,从而有效降低了器件的关态电流与阈值电压。此外,以上修饰作用在器件制备完成9天后仍然存在。综上所述,本论文围绕着Mo S2及其TFT器件,在薄层材料制备、器件的构建及其内部的半导体特性与界面修饰等方面开展了相关研究工作。论文探索了Mo S2解离技术并成功获得了大面积、高产率的Mo S2薄层材料;明确了Mo S2的表面态引起的费米能级钉扎效应对金属-半导体接触特性的屏蔽作用;阐述了Mo S2中的硫空位缺陷对器件电学性能稳定性的影响;通过界面修饰技术实现了TFT器件的双极型传输特性与电学性能的改善。本文的研究工作能够进一步完善人们对Mo S2半导体薄层材料及其TFT器件内在特性的认识,对于新型二维材料在高性能电子器件中的应用具有良好的实践意义与积极的推动作用。