新型二维过渡金属薄膜材料的制备与研究
发布时间：2021-09-09 14:37
自石墨烯、氮化硼、黑磷等二维薄膜材料陆陆续续被发现以来,性能优异的二维薄膜材料制备及应用研发在科研和产业界都掀起了势不可挡的研究热潮。二维过渡金属化合物材料因其带隙连续可调等优势,可弥补石墨烯在半导体产业应用中的先天不足,而成为二维薄膜材料研究领域中的重点。二维薄膜材料的一体化研究过程,始终贯穿着以下几个研究过程:首先通过理论预测新材料的结构以及性质,其次从实验上成功制备出相应材料以及对其结构性能进行表征并和理论预测进行对比研究,接着探索实现大批量、产业化制备路径,最后对相应的材料推广到实际应用领域并市场化,如功能器件或者能源转换与存储等。基于此,我的博士研究主要基于相关过渡金属二维薄膜材料的制备与研究,开展了以下三个方面的工作:1)新型过渡金属二维薄膜材料的制备研究;2)过渡金属低维薄膜材料的宏量制备研究;3)有机无机低维纳米材料与半金属基底间的界面相互作用研究等。在整个博士阶段的科研过程中,分别利用了分子束外延生长结束和物理/化学气相沉积技术生长、制备二维纳米材料,接着基于同步辐射衍射技术（上海光源）、光电子能谱技术、原子力显微镜技术和第一性原理（DFT）计算等实验和理论方法,对原...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：101 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
(a)作为基础碳结构材料，石墨烯经过折叠堆砌可以构成多种碳同素异形体：富勒烯（Fullerene）、碳纳米管（Carbonnanotube，CNT）和石墨（Graphite）
1.2 （a）多层六方氮化硼，(b)单层六方氮化硼纳米片/纳米带。图片来源[e 1.2 (a) Multilayer hexagonal boron nitride, (b) Single layer hexagonal boronnanosheet.层的六方氮化硼纳米片可以被认为是类石墨烯材料，相当于石墨烯子被氮取代，另一半被硼取代，颜色为白色，所以常被称为白石墨烯ne）。相比于导电性极好的石墨烯，六方氮化硼是一种宽带隙绝缘带隙大小为 5.9 eV）[7]，并且具有十分好的导热性和耐化学腐蚀能中子吸收能力。二维六方氮化硼材料中，B-N 键长为 1.45 ，相邻间的距离为 2.50 ，石墨烯的为 2.46 ，两者面内晶格失配度不高于许多研究中六方氮化硼经常被用作生长石墨烯的绝缘衬底材料[8]。米片/纳米带的边缘可以呈现锯齿状（Zigzag N-edge）或者扶手椅chair Edge）排列。二维六方氮化硼还可以通过引入杂质原子或者
第 1 章 绪 论hite Phosphorus）相比，黑磷在热力学上是最稳定的。黑磷有别是正交、菱形、简单立方和无定形态，在大气条件和室温条晶系结构，空间群为 Cmca，晶格常数分别为 a=3.313 , b=1，每个晶胞里面有 8 个磷原子，密度为 2.690 g/cm3[11]。与石是一种层状材料，由范德瓦尔斯相互作用的单个原子层叠加而是，黑磷内同层内的原子不处于相同平面上，如图 1.3，从材了黑磷的原子结构，我们可以看出，同一层的磷原子处于上下种蜂窝状的褶皱结构。在磷烯结构中，每个 P 原子与相邻的p 轨道杂化形成共价键，键长为 2.18 ，键角分别为 103.00 °, 1平均键角为 120.00 °，形成双层褶皱的正交晶格结构。层与层互作用，每层间的距离大约为 5.00 。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大科学装置集群支撑长三角科技协同发展[J]. 赵振堂. 张江科技评论. 2019(01)
[2]Two-Dimensional Transition Metal Oxide and Chalcogenide-Based Photocatalysts[J]. Farjana Haque,Torben Daeneke,Kourosh Kalantar-zadeh,Jian Zhen Ou. Nano-Micro Letters. 2018(02)
[3]NiSe2块体材料的制备及热电性能研究[J]. 郑丽君,张波萍,韩成功. 稀有金属材料与工程. 2015(12)
[4]同步辐射XAFS技术在纳米科学研究中的应用（英文）[J]. 孙治湖,刘庆华,姚涛,闫文盛,韦世强. Science China Materials. 2015(04)
[5]Shanghai synchrotron radiation facility[J]. Jianhua He,Zhentang Zhao. National Science Review. 2014(02)
本文编号：3392269
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：101 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
(a)作为基础碳结构材料，石墨烯经过折叠堆砌可以构成多种碳同素异形体：富勒烯（Fullerene）、碳纳米管（Carbonnanotube，CNT）和石墨（Graphite）
1.2 （a）多层六方氮化硼，(b)单层六方氮化硼纳米片/纳米带。图片来源[e 1.2 (a) Multilayer hexagonal boron nitride, (b) Single layer hexagonal boronnanosheet.层的六方氮化硼纳米片可以被认为是类石墨烯材料，相当于石墨烯子被氮取代，另一半被硼取代，颜色为白色，所以常被称为白石墨烯ne）。相比于导电性极好的石墨烯，六方氮化硼是一种宽带隙绝缘带隙大小为 5.9 eV）[7]，并且具有十分好的导热性和耐化学腐蚀能中子吸收能力。二维六方氮化硼材料中，B-N 键长为 1.45 ，相邻间的距离为 2.50 ，石墨烯的为 2.46 ，两者面内晶格失配度不高于许多研究中六方氮化硼经常被用作生长石墨烯的绝缘衬底材料[8]。米片/纳米带的边缘可以呈现锯齿状（Zigzag N-edge）或者扶手椅chair Edge）排列。二维六方氮化硼还可以通过引入杂质原子或者
第 1 章 绪 论hite Phosphorus）相比，黑磷在热力学上是最稳定的。黑磷有别是正交、菱形、简单立方和无定形态，在大气条件和室温条晶系结构，空间群为 Cmca，晶格常数分别为 a=3.313 , b=1，每个晶胞里面有 8 个磷原子，密度为 2.690 g/cm3[11]。与石是一种层状材料，由范德瓦尔斯相互作用的单个原子层叠加而是，黑磷内同层内的原子不处于相同平面上，如图 1.3，从材了黑磷的原子结构，我们可以看出，同一层的磷原子处于上下种蜂窝状的褶皱结构。在磷烯结构中，每个 P 原子与相邻的p 轨道杂化形成共价键，键长为 2.18 ，键角分别为 103.00 °, 1平均键角为 120.00 °，形成双层褶皱的正交晶格结构。层与层互作用，每层间的距离大约为 5.00 。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大科学装置集群支撑长三角科技协同发展[J]. 赵振堂. 张江科技评论. 2019(01)
[2]Two-Dimensional Transition Metal Oxide and Chalcogenide-Based Photocatalysts[J]. Farjana Haque,Torben Daeneke,Kourosh Kalantar-zadeh,Jian Zhen Ou. Nano-Micro Letters. 2018(02)
[3]NiSe2块体材料的制备及热电性能研究[J]. 郑丽君,张波萍,韩成功. 稀有金属材料与工程. 2015(12)
[4]同步辐射XAFS技术在纳米科学研究中的应用（英文）[J]. 孙治湖,刘庆华,姚涛,闫文盛,韦世强. Science China Materials. 2015(04)
[5]Shanghai synchrotron radiation facility[J]. Jianhua He,Zhentang Zhao. National Science Review. 2014(02)
本文编号：3392269
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