氮掺杂对晶圆级单层二硫化钼的多功能改性

发布时间：2021-01-20 22:55

　　在基础物理学研究以及先进电子器件的大规模生产和广泛应用中,能够制备出晶圆级连续的且可控掺杂的单层二硫化钼薄膜是十分令人期待的。在本文中,我们使用激光分子束外延技术成功制备出了两英寸大小连续的且有着大量硫空位的单层二硫化钼薄膜。本征硫空位可视为一个绝佳的平台,通过应用空位工程可以调节单层二硫化钼的物化性质。理论计算和实验结果表明氮是一种很有前景的平面杂质原子掺杂剂,可以对单层二硫化钼进行多功能改性,比如光致发光、铁磁性以及功函数。单层二硫化钼的光致发光强度可以通过控制氮掺杂浓度而得到显著增强。通过磁学方面的实验测量,我们首次实验上发现氮掺杂后的单层二硫化钼出现了铁磁性,这并且给我们提供了一个非常有效的方法去探究非金属原子氮掺杂的二维稀磁半导体。此外,我们还通过实验描述了氮掺杂是一种有效的方法来调节单层二硫化钼的功函数。制备晶圆级连续的氮掺杂单层二硫化钼,给我们提供了一个可行的方法来协同调节单层二硫化钼的各种功能特性并促进其在光电器件和新颖的半导体器件中的应用。 

【文章来源】：江西师范大学江西省

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

二硫化钼的多种应用[1]

化[17-21]、太阳能光伏[22-26]和电池[27-33]等领域中的应用。就在最近，多层的二钼由于具有非常好的半导体特性，因此吸引了大量研究者的关注并潜在应用米电子器件和光电器件中。.2 材料结构和物理特性.2.1 晶体结构虽然二硫化钼的基本晶体结构已被研究了超过五十多年[2]，然而直到最近者才从电子和光电子的角度出发再次对其晶体结构进行研究[34]。二硫化钼有似于石墨烯的二维层状结构，各单层之间堆叠在一起从而形成块材（如图 1-2个二维晶体层厚度大约 0.65 nm，层与层之间通过弱的范德瓦尔斯力相结合使得我们可以通过机械剥离的方法获得单层或多层的二硫化钼晶体片，这种曾用于制备第一片石墨烯[2]。

硕士学位论文光谱中还存在低频层间呼吸（B2g2）和剪切（E2g2）模式，两者是层数的函数且可用于探究多层二硫化钼的结构特性以及判定其层数[47]。当增加二硫化钼层数时，剪切模式 E2g2缓慢蓝移，与此同时呼吸模式 B2g2则向相反方向移动。在单层二硫化钼的拉曼光谱中，这两种低频拉曼模式将消失，这是由于这两种模式是层间相互作用的结果。当温度升高时，E2g1和 A1g模式将出现明显的红移[48]，且它们的强度和半高宽（fwhm）都将增大。E2g1模式还对应力非常敏感，并随着应力的增大将出现红移[49]。当我们观测二硫化钼的拉曼光谱时，由于每一种拉曼模式都存在很多因素可以影响其峰位和强度，因此很难区分出每种因素对拉曼光谱的影响。就算是与已知的观测值进行比较，同样有可能还存在其他因素将影响拉曼光谱，只不过我们没有将其考虑进去而已。因此当我们分析二硫化钼的拉曼光谱时，应基于数据的完整性及推理的正确性做出结论。


本文编号：2989940