类石墨烯二硫化钼的液相剥离制备及在有机薄膜晶体管中的应用

发布时间：2017-07-27 17:29

  本文关键词：类石墨烯二硫化钼的液相剥离制备及在有机薄膜晶体管中的应用

  更多相关文章： 二硫化钼 液相剥离 氯仿 快速聚集 薄膜场效应晶体管

【摘要】：类石墨烯二硫化钼(MoS2)因其特殊的微观结构和可调控的带隙,表现出优异的光电性能,受到了广泛的关注。其中,关于MoS2的制备及在光电领域的应用是一大研究热点。液相剥离法因其具有可大批量生产的优点而得到了快速发展。然而,液相剥离法使用的溶剂多局限于N-甲基吡咯烷酮等高沸点溶剂,聚合物辅助液相剥离法虽然将使用溶剂拓展到了乙醇和四氢呋喃等低沸点溶剂,但是使用的多是绝缘聚合物,阻碍了后续的应用。氯仿是光电器件中很常用的溶剂,因此实现片层MoS2在氯仿中的分散对其应用具有重要的研究意义。本论文从正十二硫醇和聚己基噻吩(P3HT)这两类剥离剂出发,以实现片层MoS2在氯仿中的分散为目标,为探究片层MoS2对基于P3HT的薄膜场效应晶体管(OTFT)的影响,展开了相关的研究工作。论文第一章综述了MoS2的基本性能和常见的制备方法,MoS2的界面修饰和其在低沸点溶剂中分散的研究进展,以及二维材料在基于P3HT的OTFT中的应用。论文第二章我们借鉴双溶剂剥离法,以正十二硫醇与氯仿为双溶剂,避免了单独使用正十二硫醇为溶剂所导致的剥离片层MoS2聚集的缺点,并通过研究超声时间和双溶剂体积比对二硫化钼浓度的影响,得出了比较优异的剥离条件,即超声时间为12h,体积比为1：1,进一步通过溶剂交换法实现了在氯仿及其他低沸点溶剂中的分散。通过电镜和光谱分析,验证了相对分散的片层MoS2的成功剥离。论文第三章采用导电的P3HT为聚合物辅助剥离剂,超声剥离得到了MoS2的氯仿溶液。通过TEM验证了所得剥离MoS2薄层甚至单层。我们预测了剥离机理,即含有噻吩官能团的P3HT与MoS2片层存在相互作用,超声作用下,层间的范德华力得到破坏,片层滑移,从而实现了有效剥离。此外,我们将这一方法成功应用在二硫化钨和二硒化钼中。论文第四章是在第三章的基础上,研究了MoS2片层对P3HT的溶液聚集态和薄膜结晶性的影响。同时制备了基于P3HT/MoS2的OTFT并研究了器件性能。该器件呈现p型性能,获得了最高0.056cm2V-1s-1的空穴迁移率和105的开关比。我们还研究了不同含量的MoS2对器件性能的影响,发现适量的MoS2对于调控P3HT结晶性能的重要性。
【关键词】：二硫化钼 液相剥离 氯仿 快速聚集 薄膜场效应晶体管
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN321.5;TQ136.12
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 1 绪论13-39
• 1.1 类石墨烯二硫化钼的基本性质与研究13-25
• 1.1.1 类石墨烯二硫化钼的结构与性能13-16
• 1.1.2 类石墨烯二硫化钼的制备方法16-20
• 1.1.3 类石墨烯二硫化钼的应用20-25
• 1.2 类石墨烯二硫化钼的界面修饰与低沸点溶剂分散25-31
• 1.2.1 类石墨烯二硫化钼的巯基修饰及应用25-27
• 1.2.2 类石墨烯二硫化钼的聚合物修饰及分散27-29
• 1.2.3 类石墨烯二硫化钼在低沸点溶剂中的分散29-31
• 1.3 二维材料在P3HT薄膜场效应晶体管中的应用31-37
• 1.3.1 改善P3HT的结晶性能的研究31-36
• 1.3.2 P3HT/二维材料的聚合物薄膜场效应晶体管36-37
• 1.4 课题的提出和意义37-39
• 2 正十二硫醇辅助二硫化钼的液相剥离及在氯仿中的分散39-52
• 2.1 概述39-40
• 2.2 实验部分40-42
• 2.2.1 主要试剂和药品40
• 2.2.2 实验方法40-42
• 2.3 结果和讨论42-51
• 2.3.1 正十二硫醇液相剥离本体二硫化钼的结果与表征42-44
• 2.3.2 正十二硫醇/氯仿不同体积比对二硫化钼剥离浓度的影响44-45
• 2.3.3 不同超声时间对二硫化钼剥离浓度的影响及剥离机理探究45-47
• 2.3.4 溶剂交换后不同溶剂中的分散情况47-48
• 2.3.5 溶剂交换后的表征48-51
• 2.4 本章小结51-52
• 3 聚己基噻吩辅助类石墨烯二硫化钼液相剥离与在氯仿中的分散52-62
• 3.1 概述52-53
• 3.2 实验部分53-54
• 3.2.1 实验试剂和原料53
• 3.2.2 实验方法53
• 3.2.3 实验表征53-54
• 3.3 实验结果与讨论54-61
• 3.3.1 P3HT辅助类石墨烯二硫化钼的剥离及紫外吸收表征54-55
• 3.3.2 类石墨烯二硫化钼的TEM表征55-56
• 3.3.3 P3HT@MoS_2的拉曼表征56-57
• 3.3.4 P3HT辅助剥离类石墨烯二硫化钼的机理预测57-58
• 3.3.5 P3HT辅助剥离其他过渡金属硫族化合物的结果与表征58-61
• 3.4 本章小结61-62
• 4 二硫化钼调控聚己基噻吩结晶构建高迁移率晶体管62-75
• 4.1 概述62-63
• 4.2 实验部分63-65
• 4.2.1 实验试剂和原料63
• 4.2.2 P3HT/MoS_2复合物的制备63
• 4.2.3 OTFT器件的制备和测试63-64
• 4.2.4 实验表征64-65
• 4.3 结果与讨论65-74
• 4.3.1 P3HT-MoS_2复合物的表征及P3HT聚集态的存在65-67
• 4.3.2 基于复合物的OTFT器件性能67-69
• 4.3.3 MoS_2辅助P3HT快速结晶的表征69-71
• 4.3.4 不同含量的MoS_2对器件性能的影响及表征71-74
• 4.4 本章小结74-75
• 5 主要结论与创新点75-77
• 5.1 主要结论75
• 5.2 创新点75-77
• 参考文献77-85
• 作者简历以及在学校期间所取得科研成果85

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 陈旭;柳伟;;MGS片层重要性分析及其应用[J];计算机应用研究;2011年01期

2 陈旭;张基宏;柳伟;梁永生;;基于MGS片层重要性差错控制方法研究[J];深圳大学学报(理工版);2011年02期

3 ;[J];;年期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 宋宇轩;兔子宫三维组织片层的构建及其对小鼠胚胎体外发育影响的研究[D];西北农林科技大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 赵宇飞;钢丝拉拔织构遗传及对形变性能的影响研究[D];东南大学;2015年

2 张莹莹;类石墨烯二硫化钼的液相剥离制备及在有机薄膜晶体管中的应用[D];浙江大学;2016年

3 刘彬;骨髓间充质干细胞膜片层的体外构建及成骨分化实验研究[D];遵义医学院;2014年

4 郑佩琦;TC11钛合金组织演变及α片层等轴化机理研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

5 李飞;Ti-50Al-5.6Nb-0.2B合金定向凝固组织及片层取向分析[D];哈尔滨工业大学;2012年

6 段倩倩;MFI片层分子筛的合成、后结构改性及催化性能初探[D];华南理工大学;2014年

7 洪玉;二维片层ZnO及其复合材料的可控合成和性能研究[D];黑龙江大学;2014年

8 江想莲;TC11钛合金热变形行为及其组织演变规律的研究[D];东北大学;2011年

9 陈建彬;Ti6242高温钛合金铸件的组织和性能[D];上海交通大学;2015年

，

本文编号：582583