二维过渡金属硫族化合物的表/界面及其范德华异质结光电性质的键弛豫理论研究

发布时间：2021-06-26 02:55

　　二维（Two dimensional,2D）层状材料由于其新奇和独特的电子学和光学性质在光电器件如场效应管、晶体管、光伏设备等方面表现出广阔的应用前景,引起了人们的广泛关注。在2D材料家族中,层状过渡金属硫化物（Transition metal dichalcogenides,TMDCs）以其独特的晶体结构、广泛的化学成分和优异的物理和化学性质而成为基础研究和技术应用的热点。TMDCs是带隙在1～2.5 eV范围内的本征半导体,具有很强的光与物质相互作用,高的载流子迁移率以及自旋等特性,因此在光电器件领域有非常大的应用潜力。此外,2D层状材料的层间是由弱的范德华相互作用连接,且无表面悬挂键,有利于制作高质量的范德华同质结和异质结,而不受限于传统异质结的晶格匹配条件。2D层状材料的电子学性质可以通过层数、外界应力、掺杂、界面转动等进行有效的调控。随着尺寸的减小,表面原子所占的比例增加,高体表比和高配位缺陷的边界原子将导致体系自发弛豫,使得体系处于自平衡态,体系的能量、电荷等将重新分配。此外,在外界微扰的作用下,体系的晶格参数和能量也会发生变化,进而改变体系的电子学性质。虽然目前在2D体系... 

【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校

【文章页数】：119 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１不同类型２Ｄ纳米材料的示意图［１０］

晶体结构［１５］。２Ｈ－ＭｏＳ２是六方对称结构，层与层之间是按照ＡＢＡＢ的方式堆垛；??３Ｒ－ＭｏＳ２属于斜方对称晶系，层与层之间是按照ＡＢＣＡＢＣ的方式堆垛；１Ｔ－ＭｏＳ２??是八面体配位的四方晶系，如图１．２所示。当层数减到单层时，就不存在不同的??堆垛方式，块体的ＭｏＳ２便切割为单层ＭｏＳ２。??（３?＾?０??＜?ｙ?＜?ｖ?＾?＞－??夏?ｔ?ｘ?ｘ??ｃ?、：４：?：：Ｃ?ｃ?丨京?＇Ｘ??４不机ｉ?ｉ?承??２｜＿｜?（?＾?＾??”?京?３Ｒ?‘??图１．２不同堆操结构的ＭｏＳ２?［１５］。??２??

子学和光学性质，与受到表面悬挂键和陷阱状态所困扰的传统纳米结构相反。此??夕卜，由于２Ｄ层状材料的表面上具有完全饱和的化学键，而且相邻层之间的相互??作用很弱，因此能够实现有效的分离、混合和匹配，晶格参数不同的材料可以任??意堆垛而不受晶格匹配限制，具有相当大的自由度。通过堆垛不同结构和不同性??质的纳米材料可以得到多样化的范德华异质结构，实现许多传统材料不具备的独??特的性能。??将范德华异质结整合到其他纳米材料中最早的尝试主要集中在２Ｄ层状材料??和０Ｄ?（等离子体纳米晶和量子点等）和１Ｄ纳米结构（纳米线和纳米条带）的??结合。这些０Ｄ－２Ｄ和１Ｄ－２Ｄ范德华异质结的构建为纳米级材料的集成开辟了新??的范例，并成功制备出许多性能优异的器件，包括具有超高速或增益的宽带光电??探测器［２７，２８］以及具有前所未有的速度和灵活性的新一代的原子薄膜晶体管??［２９，３０］。最近，对不同的２Ｄ层状材料进行堆垛形成的２Ｄ－２Ｄ异质结构和超晶格??在光电器件包括光探测器和晶体管等都表现出非常优异的性能［３１，３２］。??


本文编号：3250485