大面积MoS 2 /WS 2 薄膜的改进CVD法制备及其摩擦性能研究

发布时间：2022-11-04 21:45

　　过去十多年,二维材料因其优异的性能被广泛应用于光电器件、新能源存储和功能传感等领域。而二维材料的大规模应用离不开大面积、高质量薄膜的可控制备。本论文主要围绕大尺寸单晶WS2、MoS2、MoS2/WS2异质结的可控制备这一问题,以化学气相沉积法（CVD）为手段,制备了 WS2、MoS2、MoS2/WS2异质结并研究了其摩擦性能。主要研究内容包括以下三部分:第一,利用改进CVD法制备了单层或少层MoS2纳米片。在热力学计算的指导下,我们通过多温区管式炉生长不同温度的MoS2纳米片,对反应温度和沉积温度有了更精准的掌控,研究了几个重要参考温度、反应源的浓度、衬底到反应源的距离、反应时间、氩气流速大小等生长因素对MoS2的影响。结果表明:温度对MoS2的形貌、尺寸大小和结晶质量有很大的影响,MoS2的尺寸随温度的升高而增大,当温度达到850℃时,MoS2转化为多边形;同时确定了最佳制备温度为800℃,在该温度下下制备的硫化钼纳米片尺寸可高达60μm;确定了MoO3为15mg、衬底到反应源距离1-2cm、反应时间15min、氩气流速100sccm时制备出的三角形MoS2纳米片结晶质量高、厚度均匀... 

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 二维过渡金属硫化物
        1.2.1 二维层状过渡金属硫化物简介
        1.2.2 二维层状钼和钨二硫族化合物的晶体结构和能带结构
        1.2.3 二硫化钼(钨)的电子结构
    1.3 超薄二维纳米片的合成方法
        1.3.1 自上而下的制备方法
        1.3.2 自下而上的制备方法
    1.4 二维过渡金属硫族化合物的应用
        1.4.1 场效应晶体管
        1.4.2 光电探测器
        1.4.3 柔性电子器件
    1.5 二维层状材料的纳米摩擦性能
    1.6 本文选题依据及主要研究内容
第2章 实验材料设备及表征技术
    2.1 实验材料设备
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验设备
        2.1.3 CVD生长设备
    2.2 表征技术
        2.2.1 光学显微镜
        2.2.2 扫描电子显微镜
        2.2.3 拉曼光谱
        2.2.4 原子力显微镜
        2.2.5 光致发光光谱
第3章 MoS_2的热力学计算及其CVD法制备
    3.1 制备MoS_2过程的热力学计算
    3.2 CVD制备MoS_2的实验流程
    3.3 样品形貌表征
    3.4 生长条件对制备二硫化钼的影响
        3.4.1 反应温度对MoS_2制备的影响
        3.4.2 反应时间对MoS_2制备的影响
        3.4.3 反应源浓度对MoS_2制备的影响
    3.5 本章小结
第4章 卤盐助溶剂辅助CVD生长高质量WS_2
    4.1 CVD制备WS_2的实验流程
    4.2 生长条件对制备WS_2的影响
        4.2.1 NaCl对制备三角形WS_2的影响
        4.2.2 WO_3与NaCl混合比例对制备三角形WS_2的影响
        4.2.3 生长温度对制备三角形WS_2的影响
        4.2.4 生长时间对制备三角形WS_2的影响
        4.2.5 基片离钨源距离对制备三角形WS_2的影响
    4.3 WS2的表征
        4.3.1 三角形WS_2纳米片的形貌表征
        4.3.2 三角形WS_2纳米片的AFM表征
        4.3.3 三角形WS_2纳米片的拉曼表征
    4.4 MoS_2/WS_2异质结的CVD法制备
        4.4.1 样品制备
        4.4.2 单层MoS_2/WS_2异质结的表征
    4.5 本章小结
第5章 MoS_2、WS_2及MoS_2/WS_2的摩擦性能研究
    5.1 MoS_2、WS_2的AFM表征
    5.2 MoS_2、WS_2、MoS_2/WS_2的摩擦性能
        5.2.1 厚度对MoS_2、 WS_2、 MoS_2/WS_2摩擦力的影响
        5.2.2 扫描速度对MoS_2、WS_2摩擦力的影响
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录A: 个人简历
攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于原子力显微镜的悬臂梁微尖端器件应用新进展[J]. 傅剑宇,陈大鹏,焦斌斌,欧毅,景玉鹏,董立军,叶甜春.  电子工业专用设备. 2007(01)
[2]原子力显微镜发展近况及其应用[J]. 张德添,何昆,张飒,杨怡,周涛,张学敏,赵晓光,薛燕.  现代仪器. 2002(03)
[3]STM和AFM的研制[J]. 夏国鑫,黄惠金,罗照康,李铭扬.  光学仪器. 1998(06)
[4]WS2纳米材料的摩擦学性能研究[J]. 马江虹,于月光,于旭光,曾克里,任先京.  纳米科技. 2006 (05)



本文编号：3701384