二硫化钼MoS₂的特殊结构赋予了其优异的电学、光电学和机械等性能。本文利用原子层沉积（atomic layer deposition,ALD）的单原子层厚度可控特点,通过参数控制和优化,实现了体态和单少层MoS₂薄膜的可控制造,并对MoS₂薄膜的机械摩擦、压电和场效应性能进行研究,主要成果如下:（1）通过参数控制和优化,实现了体态和单少层MoS₂薄膜的可控制造。采用多种表征测量方法对所制造的薄膜进行观察,对关键工艺参数对薄膜质量的影响进行研究,最终确定了这些工艺参数,并制造出了不同厚度的MoS₂薄膜。当采用MoCl₅和H₂S作为源时,最佳脉冲时间为0.5s、30s、0.5s、30s,ALD温度窗口为430-470°C,在窗口内,薄膜具有较高结晶度,在460°C时,硅基底和氧化铝基底上的薄膜制造率分别是3.8?和4.3?。作为基底,氧化铝比硅更适于制造MoS₂薄膜,因为非晶氧化铝表面具有更多的羟基官能团。通过采用表面羟基更加丰富的氧化硅作为基底,优化基底的装夹方式,直接制造出了单层和少层MoS₂薄膜,并对其制造过程进行观察,发现1个ALD循环可以获得孤立的单层MoS₂晶粒,经过2个ALD循环,出现了MoS₂晶粒的叠加,说明MoS₂密度增加的同时,厚度也在增加,形成致密连续的MoS₂薄膜至少需要4个ALD循环。在氧化硅基底上,可以直接ALD制造出高质量的单少层MoS₂薄膜,并且通过控制ALD循环次数,实现了逐层可控制造。（2）深入开展体态和单少层MoS₂薄膜的机械摩擦性能及其机理研究。对硅基底上ALD制造的体态MoS₂薄膜的摩擦性能进行研究,发现MoS₂薄膜可以有效减小30-45%摩擦力。对氧化硅基底上ALD制造的单少层MoS₂薄膜的摩擦性能进行研究,发现摩擦力随着循环次数变化而发生变化,当循环次数在3-10之间时,可以有效减小40-54%摩擦力。MoS₂薄膜表面较小的毛细力和层间剪切强度,赋予其优异的润滑减摩性能。另外,由于ALD的自限制化学反应,MoS₂薄膜能够化学吸附于基底表面,这种薄膜与基底之间强的相互作用,可以有效避免“褶皱”现象,保证MoS₂薄膜稳定的摩擦性能。（3）深入开展体态和单少层MoS₂薄膜的压电性能及其机理研究。对ALD制造的不同晶粒尺寸的MoS₂薄膜的尺寸依赖压电效应（size-dependent piezoelectricity）进行了研究,发现改变ALD制造温度,可以对MoS₂薄膜的晶粒尺寸进行调控,晶粒大小对压电系数有十分重要的影响。当晶粒尺寸小于120 nm时,压电系数随晶粒尺寸的增大而增大。随着薄膜厚度的增加,压电系数先增大后减小。因此,可以通过改变ALD制造温度和施加不同的ALD循环次数来调节所制造的MoS₂薄膜压电系数。（4）基于MoS₂薄膜,开展场效应管器件构筑及性能研究。ALD制造的MoS₂,质量均匀,覆盖面积大,便于制造场效应管等器件。在所制造的MoS₂场效管中,电极与沟道之间的接触为欧姆接触。所制造的二硫化钼为p型,其载流子迁移率比机械剥离的MoS₂低,与化学气相沉积CVD制造的MoS₂相比,没有优势,载流子迁移率随着沟道长度的增加而降低。这些是由于ALD制造的MoS₂为纳晶结构,同样面积的MoS₂上,晶界等缺陷密度会更大,从而降低了场效应特性。综上所述,本文基于原子层沉积实现了体态和单少层MoS₂薄膜的可控制造,对薄膜的机械摩擦和压电性能进行了系统研究,在此基础之上,开展了MoS₂场效应管的探索性研究,为将来MoS₂相关器件的设计制造提供了有益的理论和实验积累。