二维MoS 2 力光电耦合性能调控及器件应用基础研究

发布时间：2021-12-11 07:05

　　半导体元件的小型化推动了低维纳米材料的迅速发展,二维纳米材料的小尺寸优势引起了科学界与工业界的广泛关注。二维MoS2半导体材料因其优异的光电性能、稳定的结构、制备方法多样以及柔性透明等特点在新一代光电信息技术领域有着巨大的应用潜力。但二维MoS2制备技术与性能的调控仍面临着诸多问题与挑战。本文利用化学气相沉积法（CVD）优化制备了二维MoS2纳米材料,系统研究了力、光、电及其耦合效应对二维MoS2性能的调控作用。利用拉曼光谱仪研究了光对二维MoS2拉曼散射及能带结构的影响;采用原子力显微镜（AFM）研究了二维MoS2的表面电势及垂直方向的电输运性能;通过构筑柔性器件研究了单层MoS2水平方向的电输运性能,并探讨了力光电耦合效应对电输运性能的影响规律和内在机理。论文的主要研究工作包括以下几个方面:采用CVD法通过优化工艺参数制备了单层、双层及少层连续的二维MoS2纳米材料。利用光学显微镜、拉曼光谱、XRD、AFM及XPS等表征手段对样品的形貌和结构进行了表征,并探讨了 MoS2的生长机理。单层及双层三角形MoS2最大尺寸达540μm,为单晶结构。利用激发光的偏振和轨道角动量调控二维MoS... 

【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】：139 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２－１?（ａ）胶带剥离法剥离层状材料；（ｂ）机械剥离制备的单层ＭｏＳ２【２４１??

的报道［２７］。文献表明通过常用的溶剂即可剥离出单层及多层的ＴＭＤｓ，这一??方法不受空气和水的影响，有大规模生产的潜力。该方法制备的二维纳米片??可以通过杂化提高其性能。图２－２为在Ｎ－甲基吡咯烷嗣溶剂分散的ＭｏＳ２，??分散的二维Ｍ０Ｓ２的ＴＥＭ形貌如图２－２?（ｂ）所示，其横向尺寸通常在２０?ｎｍ??到１０００?ｎｍ之间。液相剥离的Ｍ〇Ｓ２可以通过旋涂或真空过滤的方法转移到??目标衬底上，其厚度可以控制在几纳米到几百纳米之间。通过液相溶剂剥离??的方法很容易制备复合材料，即简单的通过将一种材料添加到另一种材料上??的方法，图２－２?（ｃ）即为石墨稀与Ｍ０Ｓ２复合薄膜。??另外，Ｚｈｏｕ等［２８１发现将两种剥离效果一般的溶液混合到一起可以取得更??好的剥离效果，这种混合的溶剂是多种多样的。利用低沸点的溶剂混合液（包??括水）以及乙醇悬浮制备少层Ｍ〇Ｓ２等二维材料具有明显的优势，包括溶剂??沸点较低容易移除、低成本、低毒、合成效率较高及较好的生物相容性等。??为了探索剥离的纳米片的化学结构与其悬空的稳定性的关系

１??■?ｐｌｉｆｌ?ＩｍＨ??图２－２?（ａ）?Ｎ－甲基吡咯烷酮溶剂分散的ＭｏＳ２；?（ｂ）层状ＭｏＳ２低分辨ＴＥＭ形貌；（ｃ）??石墨烯与层状Ｍ〇Ｓ２的杂化薄膜的ＳＥＭ形貌＾??早在２０１１年，就己有了采用液相剥离的方法制备二维ＴＭＤｓ层状材料??的报道［２７］。文献表明通过常用的溶剂即可剥离出单层及多层的ＴＭＤｓ，这一??方法不受空气和水的影响，有大规模生产的潜力。该方法制备的二维纳米片??可以通过杂化提高其性能。图２－２为在Ｎ－甲基吡咯烷嗣溶剂分散的ＭｏＳ２，??分散的二维Ｍ０Ｓ２的ＴＥＭ形貌如图２－２?（ｂ）所示，其横向尺寸通常在２０?ｎｍ??到１０００?ｎｍ之间。液相剥离的Ｍ〇Ｓ２可以通过旋涂或真空过滤的方法转移到??目标衬底上，其厚度可以控制在几纳米到几百纳米之间。通过液相溶剂剥离??的方法很容易制备复合材料，即简单的通过将一种材料添加到另一种材料上??的方法


本文编号：3534227