基于先进等离子体技术的二维层状材料的改性研究

发布时间：2024-06-28 00:54

　　自石墨烯发现以来,二维层状材料无论在基础研究还是技术应用方面,都因其电学、光学、力学等物理性能的独特性而受到重视。层数控制对二维层状材料的性能有着决定性的影响,比如石墨烯和二硫化钼等存在随厚度变化的电子特性。另外,二维层状材料由于层间范德华力相互作用,因此可以通过插层的方式集成高度不同的二维层状材料从而使其具有大范围调节的电子和光学性能。然而目前报道的减薄工艺仍存在不均匀、破坏性大、不可控等问题,插层工艺也面临着效率低、耗材大、重复性差等挑战。鉴于此,本文基于实验室的非平行板式电容耦合等离子体系统开发了两种先进的等离子体工艺。首先,研究了以离子轰击效应和以化学反应为刻蚀原理的等离子体减薄工艺,对石墨烯和二硫化铼(ReS₂)分别实现了可控减薄。其次,开发了温和氧气等离子体插层工艺,对二维过渡金属硫族化合物(2D-TMDCs)实现了插层,构筑了二维原子晶体分子超晶格并分析了插层的物理机制。论文的主要研究内容和成果归纳如下:1.开发了以离子轰击效应和以化学反应为刻蚀原理的等离子体减薄工艺,对石墨烯和ReS₂分别实现了逐层刻蚀。研究表明,石墨烯由于碳...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1常见二维层状材料的结构示意图[14]

江南大学硕士学位论文21.2二维层状材料单层的二维层状材料通常由单个原子或多个原子厚的共价键晶格所组成。这些纳米薄片由于不存在悬挂键，因此表现出非凡的物理和化学特性，与受到表面悬挂键和陷阱态困扰的传统纳米结构形成了鲜明的对比。二维层状材料家族体系庞大，种类繁多，研究发现可达数千种....

图1-2石墨烯的能带结构图[8]

??阕床牧系慕峁故疽馔糩14]1.2.1石墨烯性质与研究现状石墨烯是碳原子通过化学键连接呈六边形蜂窝状晶格的单原子层，是所有其他维度石墨材料的基本构件。它可以包裹形成零维富勒烯，卷曲形成一维纳米卷，也可以堆叠形成厚厚的石墨[18]。碳原子之间以sp2杂化构成的面内σ键使石墨烯具有....

图1-3高性能、柔韧石墨烯薄膜晶体管[20]

至可达到250000cm2V-1s-1，超过了硅材料的100多倍；导热性能最佳，无缺陷单层石墨烯具有5300W/mK的导热系数；具有优良的光学性质，石墨烯单层基本呈透明状态，吸光度为2.3%，每增加一层透光度减少2.3%；具有极强的稳定性等等。石墨烯作为未来最有前景的先进材料之一....

图1-4TMDCs单元晶胞的不同金属配位和堆叠次序[23]

江南大学硕士学位论文4如此薄的厚度使得TMDCs薄膜透明度很高，加以优异的机械强度和杨氏模量表现的力学性质，使其在新型柔性可穿戴电子产品领域有着巨大的发展潜力。图1-4TMDCs单元晶胞的不同金属配位和堆叠次序[23]Ⅵ族TMDCs材料（如Mo、W）是TMDCs中最有代表性的材料....

本文编号：3996201