薄层二硫化钼的电催化性能及FET器件研究

发布时间：2017-12-10 00:26

  本文关键词：薄层二硫化钼的电催化性能及FET器件研究

  更多相关文章： MoS_2 复合纳米带 电催化 场效应晶体管 迁移率

【摘要】：能源环境的危机以及人们对高性能材料的需求促使人们寻求清洁、高效以及高性能的新材料。自2004年英国科学家Geim研究组通过微机械剥离的方法获得单层石墨烯以来,由于其优异的物理及化学特性备受关注,并且在微电子器件、能源存储转化等方面具有广泛应用,使得具有优异电学和光学性能的层状二维材料得到广泛探究。过渡族金属硫属化合物的结构与石墨烯类似,层内为强的共价键键合,层间为van der Waals键键合,这样的结构使它能够被剥离为薄层甚至是单层。MoS2在块材时是一种间接带隙半导体,带隙大小为1.3 eV,当层数减小时,其带隙逐渐增大,并且在单层时其带隙转变为直接带隙,带隙大小为1.95 eV。由于MoS2具有优异的电学、光学、化学物理性质,已广泛应用于场效应晶体管、光电器件、能量存储和电化学催化等方面。MoS2应用在电化学析氢催化剂时,其催化活性位点位于MoS2纳米片的边缘,而MoS2纳米片的内部是催化惰性的。此外,二硫化钼是半导体,其导电性能有限。因此,要提高二硫化钼的催化性能,需提高其导电性能,减少MoS2的堆叠,使更多的催化活性位点暴露出来。而在场效应晶体管中,MoS2是一个有望替代硅材料的新材料。但是目前二硫化钼制作的背栅极场效应晶体管室温迁移率在10-1至101 cm2V-1s-1级,急需提高其性能。本文首先通过固相法制备了金属性的NbSe2纳米带,之后将NbSe2为支撑材料,通过水热的方法在NbSe2纳米带的表面外延生长MoS2纳米片,得到复合核壳结构的纳米带。这种复合结构有效的减少了二硫化钼的堆叠效应,使更多的催化活性位点暴露出来,而且金属性的二硒化铌可以提高材料的导电性,从而提高样品的电催化产氢效率。通过SEM、TEM、XRD、XPS等方法表征样品的结构和成分。通过固相反应法制备二硫化钼纳米片,再压片后通过二次烧结的方法获得大尺寸多晶二硫化钼。这是一种极其简单并可大量制备多晶二硫化钼的方法。样品经微机械剥离,获得薄层MoS2用于制作背栅极场效应晶体管,研究其室温和低温下的输运性能。通过XRD、TEM、XPS、Raman和PL等表征样品的结构和成分。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ136.12;O643.36

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本文编号：1272443