单层和少层二硒化钨薄膜的可控制备及光电性能研究
发布时间：2021-12-29 16:32
与零带隙的石墨烯不同,过渡族金属硫属化物由于其独特的性质,比如光学透明、高载流子迁移率和广泛可调的带隙等,引起了材料学领域的广泛关注。目前,二维纯相层状P型半导体很少,WSe2是其中一种,且在空气中的稳定性很好。WSe2薄膜在场效应晶体管、光电探测器、气体传感器、压电传感器和光伏太阳能电池等方面有巨大的应用前景,是构筑下一代电子学、光电子学器件的理想材料。实现WSe2大面积、高质量、层数可控制备是应用研究的基础。本论文主要围绕WSe2薄膜的尺寸与层数可控制备、表征、电学性能和光电探测性能开展了系统的研究。（1）采用化学气相沉积法（CVD）,以Se丸为硒源,WO3粉末为钨源,Si/SiO2（300nm）为生长基底,Ar/H2混合气体为载运气体,通过调控生长工艺,制备出不同层数的WSe2薄膜以及单层和双层WSe2连续大面积薄膜。研究结果表明,不同的生长工艺参数,对样品的形貌、尺寸和层数有着较大的影响。通过调控实验参数,生长的一层到五层WSe2薄膜最大尺寸分别可达到500μm、320μm、280μm、200μm和150μm;带隙从直接带隙1.62 eV过渡到间接带隙1.53 eV。并通过荧光...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
过渡族金属硫属化物（TMDCs）层状结构示意图，（X原子代表硫属族元素，M原子代表过渡族元素）
燕山大学工学硕士学位论文2在电学性能方面表现出三种类型，例如二硫化钒（VS2）和二硒化铌（NbSe2）是金属性[17,18]；二硒化钨（WSe2）和二硒化钼（MoSe2）[19]，呈现非常典型的半导体特性[20,21]；二硫化铪（HfS2）则呈绝缘性。并且过渡族金属硫属化物的三明治堆垛结构是研究柔性光电子学[22]和构筑未来光电子器件[23,24]的理想材料，为物理学的研究与发展提供了素材。图1-1元素周期表，组成TMDCs的元素已被标出[14]图1-2过渡族金属硫属化物（TMDCs）层状结构示意图，（X原子代表硫属族元素，M原子代表过渡族元素）1.2二硒化钨二硒化钨是过渡族金属硫属化物（TMDCs）中非常具有代表性的半导体材料。二硒化钨是目前研究最为广泛的半导体材料之一，它与其它的半导体材料在电学方面有所不同，二硒化钨具备p型、n型或p-n型导电特性，其导电特性与层数有关。正是由于这个性能，使得单一材料互补逻辑电路的制备成为可能。且自然界中分布
第1章绪论3广泛并具有优异的物理化学性能。1.2.1二硒化钨的晶体结构单层二硒化钨的厚度为0.7纳米左右，包含三层原子是典型的三明治结构。上层和下层为硫族元素Se原子，中间层为过渡金属W原子，形成六方晶体结构。并且层内Se原子与W原子以共价键结合，依据硒原子层与钨原子层的堆叠形式，Se原子与W原子可以配位成八面体或三棱柱结构。通过查阅大量的文献可知过渡族金属硫属化合物不是只有一种单一的堆叠形式，可能有三种不同的堆叠结构，分别为1T、2H、3R。其中字母代表三种不同的晶系，字母T、H、R分别代表三角晶系，六方晶系和菱方晶系。数字表示二硒化钨晶胞结构中Se-W-Se结构的个数。如图1-3所示，左边第一个晶体结构示意图为六方对称和配位方式为三棱柱的2H晶体结构，其重复单元为两个原子层。中间为菱形对称和配位方式为三棱柱的3R晶体结构，其重复单元为三个原子层。最右边为四方对称和配位方式为八面体的1T结构，其重复单元为一个原子层。并且三种相之间可在外界刺激或者化学处理下发生相变，这有利于我们更加全面的研究材料物理化学性能。例如在自然界中，MoS2以2H晶系结构存在，堆叠方式为ABABAB的形式。但是人工合成的MoS2为3R晶系结构，堆叠方式为ABCABCABC的形式。而单层WSe2材料以八面体相和三角棱柱相存在。图1-3WSe2的三种结构示意图[24]（X为Se原子，M为W原子）a为晶格常数
【参考文献】：
硕士论文
[1]大尺寸二硒化钨薄膜的CVD法可控制备及其光学性质研究[D]. 项昂之.兰州大学 2017
本文编号：3556484
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
过渡族金属硫属化物（TMDCs）层状结构示意图，（X原子代表硫属族元素，M原子代表过渡族元素）
燕山大学工学硕士学位论文2在电学性能方面表现出三种类型，例如二硫化钒（VS2）和二硒化铌（NbSe2）是金属性[17,18]；二硒化钨（WSe2）和二硒化钼（MoSe2）[19]，呈现非常典型的半导体特性[20,21]；二硫化铪（HfS2）则呈绝缘性。并且过渡族金属硫属化物的三明治堆垛结构是研究柔性光电子学[22]和构筑未来光电子器件[23,24]的理想材料，为物理学的研究与发展提供了素材。图1-1元素周期表，组成TMDCs的元素已被标出[14]图1-2过渡族金属硫属化物（TMDCs）层状结构示意图，（X原子代表硫属族元素，M原子代表过渡族元素）1.2二硒化钨二硒化钨是过渡族金属硫属化物（TMDCs）中非常具有代表性的半导体材料。二硒化钨是目前研究最为广泛的半导体材料之一，它与其它的半导体材料在电学方面有所不同，二硒化钨具备p型、n型或p-n型导电特性，其导电特性与层数有关。正是由于这个性能，使得单一材料互补逻辑电路的制备成为可能。且自然界中分布
第1章绪论3广泛并具有优异的物理化学性能。1.2.1二硒化钨的晶体结构单层二硒化钨的厚度为0.7纳米左右，包含三层原子是典型的三明治结构。上层和下层为硫族元素Se原子，中间层为过渡金属W原子，形成六方晶体结构。并且层内Se原子与W原子以共价键结合，依据硒原子层与钨原子层的堆叠形式，Se原子与W原子可以配位成八面体或三棱柱结构。通过查阅大量的文献可知过渡族金属硫属化合物不是只有一种单一的堆叠形式，可能有三种不同的堆叠结构，分别为1T、2H、3R。其中字母代表三种不同的晶系，字母T、H、R分别代表三角晶系，六方晶系和菱方晶系。数字表示二硒化钨晶胞结构中Se-W-Se结构的个数。如图1-3所示，左边第一个晶体结构示意图为六方对称和配位方式为三棱柱的2H晶体结构，其重复单元为两个原子层。中间为菱形对称和配位方式为三棱柱的3R晶体结构，其重复单元为三个原子层。最右边为四方对称和配位方式为八面体的1T结构，其重复单元为一个原子层。并且三种相之间可在外界刺激或者化学处理下发生相变，这有利于我们更加全面的研究材料物理化学性能。例如在自然界中，MoS2以2H晶系结构存在，堆叠方式为ABABAB的形式。但是人工合成的MoS2为3R晶系结构，堆叠方式为ABCABCABC的形式。而单层WSe2材料以八面体相和三角棱柱相存在。图1-3WSe2的三种结构示意图[24]（X为Se原子，M为W原子）a为晶格常数
【参考文献】：
硕士论文
[1]大尺寸二硒化钨薄膜的CVD法可控制备及其光学性质研究[D]. 项昂之.兰州大学 2017
本文编号：3556484
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