卤化物辅助制备二维二硫化钨/二硒化钨及性能研究
发布时间：2022-01-15 22:11
二维过渡金属硫族化合物（2D-TMDCs）具有独特的层状结构,可调的直接带隙、较好的柔韧性和高透光性等,在固体纳米器件、光电子器件、可穿戴设备、传感及功能薄膜等领域前景广阔。然而,如何高效的制备高品质大面积的2D-TMDCs材料一直制约着该领域的研究进程。采用化学气相沉积法（CVD）通过调整系列实验参数能实现目标材料的尺寸、层数的可控生长,最具产业化潜力。因此,进一步深入探究CVD可控制备高品质、大尺度单层的2D-TMDCs材料具有非常高的科研和实用价值。通过CVD制备二维的二硫化钨和二硒化钨所用的氧化钨前驱体自身气化困难,致使反应要在极高的温度或超低的气压下进行,这一直是该领域尤待解决的问题。本论文从CVD制备二维二硫化钨和二硒化钨入手,采用卤化物辅助的CVD成功制备了大尺寸高品质的目标材料。研究了该实验体系的生长窗口,探究了生长温度、生长时间、卤化物种类及加入比例和载气的流量等因素对材料生长的影响,实现了在较低的温度、较温和条件下制备大尺寸单层二硫化钨和二硒化钨。通过对所制得的材料进行光学显微镜（Optical Microscope,OM）、扫描电子显微镜（Scanning Ele...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
过渡金属硫族化合物材料的晶体结构
Fig. 1-1 The crystal structure of transition metal chalcogenide materials最常见的 TMDCs 材料的晶格结构可以根据过渡金属的配位方式分为 1R，其中数字表示在每个晶胞中所包含的 X-M-X 单个结构单元的数目，属晶系的简称（T、H 和 R 分别表示三角晶系、六方晶系和菱方晶系）单层的 TMDCs 只可能为三棱柱型和八面体型结构，即所谓的 1T-MX2，并且，以上两种配位结构在特定的条件下会相互转化[11]。这里主 2H 晶系结构的过渡金属硫族化合物进行简要介绍[4,11]：具有 D3d空间的八面体配位形式，定义为 1T（tetragonal）相，简称为 1T-MX2；具点群结构的三棱柱配位方式，定义为 2H（hexagonal）相，简称为 2H的结构（图 1-2 所示）。由不同种类的金属原子和硫族原子构成的 T种配位形式中有一种会较为稳定，也是该 TMDCs 的主要存在形式，这高分辨透射电子显微镜的环型探头暗场成像可以进行区分（图 1-3 所示，最近有研究表明，不同种类的 TMDCs 的晶格可能具有一定的适配度可将它们连接起来制备特定的异质结。
1-3 D6h(a)和 D3d(b)两种配位形式的高分辨扫描透射电子显微镜照片ig. 1-3 Two-coordinate of D6hand D3dhigh-resolution scanning transmisselectron microscope photographsTMDCs材料独特的成键方式和多样结构，使得这类材料拥有[22]等方面的独特性能[23-25]。从光电性能来讲，不仅有绝缘体、导体及超导体材料，比如二维二硫化钼、二硫化钨和二半导体材料。并且，当 TMDCs 材料制成单层或少层的二维征性能的基础上还会产生一些新的特性。中过渡金属的配位环境及自身的 d 电子数目决定了 TMDCs H 与 T 相结构的过渡金属硫族化合物中，d 电子所处的非键轨道（σ*）与成键轨道（σ）之间。当过渡金属处于八面体型配料中时，过渡金属中心将分裂为 dz2，x2–y2(eg)和 dyz，xz，xy(t2g)可以容纳 d 轨道电子；当过渡金属处于三棱柱配位的 TMDC道则分裂成 dz2(a1)， dx2–y2，xy(e)和 dxz，yz(e )，并且会形成一个，这些不同的内在电子结构，决定了这些 TMDCs 材料多样的
【参考文献】：
期刊论文
[1]二维过渡金属硫族化合物纳米材料的制备与应用研究进展[J]. 林潇羽,王璟. 化学学报. 2017(10)
[2]过渡金属硫属化合物层间异质结构的可控制备和能源应用[J]. 史建平,周协波,张哲朋,张艳锋. 科学通报. 2017(20)
[3]新型二维材料MXene的研究进展[J]. 张建峰,曹惠杨,王红兵. 无机材料学报. 2017(06)
[4]二维纳米材料MXene的研究进展[J]. 郑伟,孙正明,张培根,田无边,王英,张亚梅. 材料导报. 2017(09)
[5]过渡金属硫族化合物二维晶体基复合材料的研究进展[J]. 孙兰,张龙,马飞. 中国材料进展. 2017(01)
[6]二维过渡金属硫属化合物的激光发射[J]. 郑婷,南海燕,吴章婷,倪振华. 激光与光电子学进展. 2017(04)
[7]纳米结构WS2的制备方法及应用研究进展[J]. 孙崇帅,姜恒,宫红. 化工新型材料. 2016(09)
[8]Recent advances in optoelectronic properties and applications of two-dimensional metal chalcogenides[J]. 夏从新,李京波. Journal of Semiconductors. 2016(05)
[9]Investigation of Single-Wall MoS2 Monolayer Flakes Grown by Chemical Vapor Deposition[J]. Nihan Kosku Perkgoz,Mehmet Bay. Nano-Micro Letters. 2016(01)
[10]二维过渡金属硫族化合物纳米材料的制备技术及其应用[J]. 沈永才,徐菲,吴义恒. 现代化工. 2015(12)
本文编号：3591408
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
过渡金属硫族化合物材料的晶体结构
Fig. 1-1 The crystal structure of transition metal chalcogenide materials最常见的 TMDCs 材料的晶格结构可以根据过渡金属的配位方式分为 1R，其中数字表示在每个晶胞中所包含的 X-M-X 单个结构单元的数目，属晶系的简称（T、H 和 R 分别表示三角晶系、六方晶系和菱方晶系）单层的 TMDCs 只可能为三棱柱型和八面体型结构，即所谓的 1T-MX2，并且，以上两种配位结构在特定的条件下会相互转化[11]。这里主 2H 晶系结构的过渡金属硫族化合物进行简要介绍[4,11]：具有 D3d空间的八面体配位形式，定义为 1T（tetragonal）相，简称为 1T-MX2；具点群结构的三棱柱配位方式，定义为 2H（hexagonal）相，简称为 2H的结构（图 1-2 所示）。由不同种类的金属原子和硫族原子构成的 T种配位形式中有一种会较为稳定，也是该 TMDCs 的主要存在形式，这高分辨透射电子显微镜的环型探头暗场成像可以进行区分（图 1-3 所示，最近有研究表明，不同种类的 TMDCs 的晶格可能具有一定的适配度可将它们连接起来制备特定的异质结。
1-3 D6h(a)和 D3d(b)两种配位形式的高分辨扫描透射电子显微镜照片ig. 1-3 Two-coordinate of D6hand D3dhigh-resolution scanning transmisselectron microscope photographsTMDCs材料独特的成键方式和多样结构，使得这类材料拥有[22]等方面的独特性能[23-25]。从光电性能来讲，不仅有绝缘体、导体及超导体材料，比如二维二硫化钼、二硫化钨和二半导体材料。并且，当 TMDCs 材料制成单层或少层的二维征性能的基础上还会产生一些新的特性。中过渡金属的配位环境及自身的 d 电子数目决定了 TMDCs H 与 T 相结构的过渡金属硫族化合物中，d 电子所处的非键轨道（σ*）与成键轨道（σ）之间。当过渡金属处于八面体型配料中时，过渡金属中心将分裂为 dz2，x2–y2(eg)和 dyz，xz，xy(t2g)可以容纳 d 轨道电子；当过渡金属处于三棱柱配位的 TMDC道则分裂成 dz2(a1)， dx2–y2，xy(e)和 dxz，yz(e )，并且会形成一个，这些不同的内在电子结构，决定了这些 TMDCs 材料多样的
【参考文献】：
期刊论文
[1]二维过渡金属硫族化合物纳米材料的制备与应用研究进展[J]. 林潇羽,王璟. 化学学报. 2017(10)
[2]过渡金属硫属化合物层间异质结构的可控制备和能源应用[J]. 史建平,周协波,张哲朋,张艳锋. 科学通报. 2017(20)
[3]新型二维材料MXene的研究进展[J]. 张建峰,曹惠杨,王红兵. 无机材料学报. 2017(06)
[4]二维纳米材料MXene的研究进展[J]. 郑伟,孙正明,张培根,田无边,王英,张亚梅. 材料导报. 2017(09)
[5]过渡金属硫族化合物二维晶体基复合材料的研究进展[J]. 孙兰,张龙,马飞. 中国材料进展. 2017(01)
[6]二维过渡金属硫属化合物的激光发射[J]. 郑婷,南海燕,吴章婷,倪振华. 激光与光电子学进展. 2017(04)
[7]纳米结构WS2的制备方法及应用研究进展[J]. 孙崇帅,姜恒,宫红. 化工新型材料. 2016(09)
[8]Recent advances in optoelectronic properties and applications of two-dimensional metal chalcogenides[J]. 夏从新,李京波. Journal of Semiconductors. 2016(05)
[9]Investigation of Single-Wall MoS2 Monolayer Flakes Grown by Chemical Vapor Deposition[J]. Nihan Kosku Perkgoz,Mehmet Bay. Nano-Micro Letters. 2016(01)
[10]二维过渡金属硫族化合物纳米材料的制备技术及其应用[J]. 沈永才,徐菲,吴义恒. 现代化工. 2015(12)
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