二硫化钼纳米薄膜的制备及其电学和光电性能调控研究
发布时间：2020-12-27 08:25
二维半导体材料MoS2拥有着和石墨烯类似的层状结构,其独特的光学和电学性质越来越吸引人们的注意。MoS2的生长制备是各种性能研究的基础,如何控制MoS2薄膜的形貌,晶界微观结构,p型性质MoS2薄膜的生长,在其表面的外延生长非层状半导体材料,以及MoS2薄膜的多级结构仍然面临诸多挑战。目前已报道的CVD制备MoS2方法采用的设备不同,生长方式各异,工艺参数多样化等因素,导致材料形貌调控困难,尤其对于复杂形貌结构中的晶界结构对电学性质和压电性质调控研究并不全面,有待于进一步完善。基于此,本文从MoS2材料的制备着手,并研究了材料晶界结构对电子输运性能和压电性质的影响,并通过掺杂,外延生长以及复合结构等手段,提高了MoS2的电学,光电以及力学性质,在光学,电学性质以及传感器应用等领域取得一系列重要的进展:在单层MoS2的形貌调控及其晶界结构对电学性质的影响研究中,成功地制备了MoS2<...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
石墨烯的能带结构图
第 1 章 绪 论多层二硫化钼可以分为三棱柱结构（2H 相）与八面体结构（1T 相）。每个 Mo原子与六个 S 原子连接并形成三棱柱结构时，形成热力学较稳定的 2H 相 MoS2；六个 S 围绕一个 Mo 原子形成扭曲的八面体结构时，则形成亚稳定的 1T相 MoS2。研究表明，前者为半导体，后者为金属。理论上，前者的结构相较于后者更加稳定[10]，而后者的催化还原产氢的性能优于前者[11]。块状 MoS2属于 D6h晶体结构空间群簇，而单层 MoS2属于 D3h空间群[12-14]。D6h拥有空间镜面对称性，而 D3h则没有。光学二次谐波显微镜是一个非常有用的工具，能够表征单层至三层 MoS2，并判断其晶体取向，晶体尺寸和堆积方式[15]。光学二次谐波研究表明少层 MoS2保留了块体晶格对称，对于少层 MoS2，其中偶数层 MoS2表现出镜面对称性，但是奇数层则没有[16]，奇数层 MoS2样品的光学二次谐波强度的增加，很好证明的这一点。
图 1-3 单层 MoS2力学性质原子力测试方法[19]. 1-3 Test of mechanical properties using AFM: a) optical image of a monolayer MoS2sferred onto the prepatterned SiO2substrate containing an array of circular holes 550 nmeter, b) AFM image of the same single-layer MoS2as in part a shows that the monolaylean, free of wrinkles, and forms locally suspended membranes over multiple holes in tsubstrate, c) schematic depiction of the indentation experiment.[19]表 1-1 几种工程材料杨氏模量和断裂强度[19]able 1-1 The Young’s modulus and Breaking strength of several engineering materials[aterial Young’s modulusEYoung(GPa)Breaking strength (GPa)Breaking strengYoung’s mod(%)Stainless steelASTM-A514205 0.9 0.4molybdenum 329 0.5-1.2 0.15-0.36polyimide 2.5 0.231 9PDMS 0.3-0.87 2.24 2.5Kevlar 49 112 3 2.6onolayer MoS2270 16-30 6-11Bulk MoS2238
【参考文献】：
期刊论文
[1]三氧化钼溶胶凝胶光致变色的研究[J]. 章俞之,黄银松,曹韫真,快素兰,胡行方. 化学学报. 2001 (12)
本文编号：2941412
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
石墨烯的能带结构图
第 1 章 绪 论多层二硫化钼可以分为三棱柱结构（2H 相）与八面体结构（1T 相）。每个 Mo原子与六个 S 原子连接并形成三棱柱结构时，形成热力学较稳定的 2H 相 MoS2；六个 S 围绕一个 Mo 原子形成扭曲的八面体结构时，则形成亚稳定的 1T相 MoS2。研究表明，前者为半导体，后者为金属。理论上，前者的结构相较于后者更加稳定[10]，而后者的催化还原产氢的性能优于前者[11]。块状 MoS2属于 D6h晶体结构空间群簇，而单层 MoS2属于 D3h空间群[12-14]。D6h拥有空间镜面对称性，而 D3h则没有。光学二次谐波显微镜是一个非常有用的工具，能够表征单层至三层 MoS2，并判断其晶体取向，晶体尺寸和堆积方式[15]。光学二次谐波研究表明少层 MoS2保留了块体晶格对称，对于少层 MoS2，其中偶数层 MoS2表现出镜面对称性，但是奇数层则没有[16]，奇数层 MoS2样品的光学二次谐波强度的增加，很好证明的这一点。
图 1-3 单层 MoS2力学性质原子力测试方法[19]. 1-3 Test of mechanical properties using AFM: a) optical image of a monolayer MoS2sferred onto the prepatterned SiO2substrate containing an array of circular holes 550 nmeter, b) AFM image of the same single-layer MoS2as in part a shows that the monolaylean, free of wrinkles, and forms locally suspended membranes over multiple holes in tsubstrate, c) schematic depiction of the indentation experiment.[19]表 1-1 几种工程材料杨氏模量和断裂强度[19]able 1-1 The Young’s modulus and Breaking strength of several engineering materials[aterial Young’s modulusEYoung(GPa)Breaking strength (GPa)Breaking strengYoung’s mod(%)Stainless steelASTM-A514205 0.9 0.4molybdenum 329 0.5-1.2 0.15-0.36polyimide 2.5 0.231 9PDMS 0.3-0.87 2.24 2.5Kevlar 49 112 3 2.6onolayer MoS2270 16-30 6-11Bulk MoS2238
【参考文献】：
期刊论文
[1]三氧化钼溶胶凝胶光致变色的研究[J]. 章俞之,黄银松,曹韫真,快素兰,胡行方. 化学学报. 2001 (12)
本文编号：2941412
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