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CVD合成原子层厚过渡金属二硫化物材料及合金化的机理

发布时间:2021-11-22 19:32
  原子层厚过渡金属二硫化物(Transition metal dichalcogenide,TMDs)材料因其在电子、光电、催化等方面的优异表现具有广泛的应用前景。然而,对于未来实际应用,目前仍然存在一些问题需要解决,例如大规模制备单层TMDs材料、控制TMDs材料边缘结构以及控制TMDs材料中的晶界。而理解化学气相沉积(Chemical vapor deposition,CVD)制备二维TMDs的微观机理能够为研究者解决这些问题从而实现二维TMDs材料的可控生长提供理论基础。在本文中,发展并使用了 一种无转移直接表征的方法来研究CVD制备TMDs材料及合金化的微观机理。1、发展了 CVD-透射电子显微镜(Transmission electron microscope,TEM)联动表征技术,以捕捉二维MoS2的成核和后续生长动力学过程。在基于石墨烯的TEM微栅上制备MoS2,不经过任何转移过程直接进行后续的TEM表征。观察到两种不同的成核中心:(ⅰ)多层或者少层的MoS2上的MoOxS2-y纳米颗粒;(ⅱ)在单层MoS2中的Mo-S原子簇。对于单层MoS2的生长:发现两种边缘结构,S-... 

【文章来源】:浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:101 页

【学位级别】:博士

【部分图文】:

CVD合成原子层厚过渡金属二硫化物材料及合金化的机理


图1.1?44种不同过渡金属二硫化物(MX2)的总结L35】

晶体结构,能带结构


价键的成键轨道(〇)和反键轨道(〇*)之间。当轨道完全填满时为半导体性(M?=?Mo,??W),当轨道部分部分填满时为金属性(M?=?Nb,Re)ll()()]。而MoS2是一种代表性的??TMDs材料。图1.3[4Q]为与M〇S2以及WS2的能带结构的第一性原理计算图,发??现当这两种材料从块体材料变为单层后,能带结构会从间接带隙(块体,Eg?=?1.3??eV)转变为直接带隙(单层,Eg?=?2.1eV)。??(心?MoS2?bulk?MoS2?bilayer?MoS2?monolayer??0.2?-? ̄?-?—?'?-?0.2???。屬髮%H2??厂?M?K?r厂?M?K?厂??(b)?WS2?bulk?WS0?bilayer?WS.?monolayer??°'2t^fe)?W^fed0-2??〇?AVAey?_???a=f_1?_????0??-.SllllgllS.??厂?mk?rr?mk?厂??图1.3?MoS2和WS2的能带结构l4GJ。??Fig.?1.3?Band?structure?of?M0S2?and?WS2l40J.??3??

能带结构


?Im??T?X?I?3R??图1.2?TMDs的晶体结构[41]。??Fig.?1.2?The?structure?of?TMDs_.??1.2.1?TMDs的电子学性质??根据金属原子的配位数以及外层d轨道的电子数的不同,不同的TMDs材料??会表现出不同的电子学性质,金属原子中的d轨道均在M原子和原子形成的共??价键的成键轨道(〇)和反键轨道(〇*)之间。当轨道完全填满时为半导体性(M?=?Mo,??W),当轨道部分部分填满时为金属性(M?=?Nb,Re)ll()()]。而MoS2是一种代表性的??TMDs材料。图1.3[4Q]为与M〇S2以及WS2的能带结构的第一性原理计算图,发??现当这两种材料从块体材料变为单层后,能带结构会从间接带隙(块体,Eg?=?1.3??eV)转变为直接带隙(单层,Eg?=?2.1eV)。??(心?MoS2?bulk?MoS2?b

【参考文献】:
期刊论文
[1]Optoelectronics based on 2D TMDs and heterostructures[J]. Nengjie Huo,Yujue Yang,Jingbo Li.  Journal of Semiconductors. 2017(03)



本文编号:3512319

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