二维MoS 2 光电性能的缺陷调控研究

发布时间：2021-10-05 15:42

　　以层状二硫化银（MoS2）为代表的二维过渡金属硫化物（transition-metal dichalcogenides,TMDs）是广受关注的二维半导体材料体系。他们具备超薄的体厚度、原子级平整的界面、合适的禁带宽度以及可观的室温载流子迁移率使其在未来电子与光电子器件中表现出了极大应用潜力。不同于传统半导体材料,二维材料（例如TMDs、黑磷、lnSe）属于典型的界面型材料,其各种物理化学性质更容易受到表面环境改变的扰动。另一方面,二维材料的突出光电性质正被深入地研究应用于高性能商用器件,却饱受表面晶格缺陷的困扰,且缺陷作用机理尚不明确。本文以单层MoS2为研究对象,控制合成了高质量的单层MoS2,揭示了硫空位在单层MoS2光学和电学性质的作用机制,设计和实现了对单层MoS2的硫空位浓度调控,建立了增强单层MoS2的发光效率和电子输运性能的有效途径。在此基础上,利用硫空位的电子结构调控能力,设计和构建了高性能的水平单层MoS2同质结和垂直堆垛双层MoS2同质结。采用氧辅助的化学气相沉积法制备了单层MoS2,利用光学显微镜研究了生长参数对单层MoS2形貌和尺寸的影响,通过调节生长参数实现了... 

【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：155 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２－１二ｍ石墨嫌结构示意图??

种竖直跃迁方式而丨则表示从导带到价带的非竖直跃迁方式；Ｅｇ表示竖直跃??迁的能带隙而Ｅｓ则表示非竖直跃迁的能带隙。相比于石墨烯的零能带隙，二??硫化钼存在１．２９－１．９０ｅＶ的能带隙，如图２－４。其中二硫化钼晶体的能带隙为??Ｅｇ＇?＝?１．２９ｅＶ，电子跃迁方式为非竖直跃迁；但当小于ｌＯＯｎｍ时，由于量子限??域效应，能隙不断扩大，单层二硫化钥的能带隙达到１．９０ｅＶ，同时电子的跃??迁方式变为竖直跃迁ｎｉ￥３Ｑ］。??－６－??

作为一类重要的二维层状纳米材料，二硫化钼以其独特的“三明治夹心”??层状结构在润滑剂、催化、能量存储、复合材料等众多领域应用广泛??相比于石墨烯的零带隙，Ｍ〇Ｓ２因存在可调控的能带隙而在光电器件领域拥有??更光明的前景［３６—３８】；相比于硅材料的三维体相结构，Ｍ〇Ｓ２因具有纳米尺度的??二维层状结构而可被用来制造半导体或规格更小、能效更高的电子芯片，并??将在下一代的电子器件领域逐步取代硅【２９］。??２．２．２二维ＭｏＳ２的制备方法??二维Ｍ〇Ｓ２在热、电、光、力学等方面的性质及其在光电子器件领域的潜??在应用引起了科研人员的广泛关注。然而，一般的化学、物理法难以制备出??只有原子层厚的Ｍ〇Ｓ２。目前可以采用的方法主要有：微机械力剥离法、离子??插层法、液相超声法、化学气相沉积法等。??一、微机械力剥离法??微机械力剥离法（ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎ）是用一种特殊的粘性胶带??

【参考文献】：
期刊论文
[1]Devices and applications of van der Waals heterostructures[J]. Chao Li,Peng Zhou,David Wei Zhang.  Journal of Semiconductors. 2017(03)
[2]纳米二硫化钼制备现状与发展[J]. 沃恒洲,胡坤宏,胡立明,余凯平.  广东化工. 2010(01)



本文编号：3420051