先进材料与器件界面特性的原位研究

发布时间：2020-12-24 20:12

　　随着特征尺寸的缩小,新兴先进材料及其构成的器件,在性能、稳定性等诸多方面受到界面的影响越来越显著。当界面在材料和器件中占据主导地位时,界面即是器件。因此,通过直接的原位表征在宏观和微观尺度下研究界面特性对先进材料的性质和先进器件性能的影响至关重要。本文以界面为核心研究问题,以高分辨拉曼光谱、原子级分辨率的透射电子显微镜等原位表征方法为依托,按照由材料、单一界面到多界面的界面复杂度依次上升的研究路线,分别对二维材料界面、二维材料/金属界面、金属/介质层/金属界面展开材料界面缺陷对二维材料的性质影响、单一界面对先进器件的性能影响以及多界面对具有金属/介质层/金属结构的阻变存储器的阻变性能影响等研究。本文的主要研究内容与结果如下:1.二维材料界面对二维材料性质影响的原位研究,特以二硫化钨为例。缺陷通过改变二硫化钨（WS₂）的能带结构,继而影响材料的光致发光（PL）特性。单层六边形WS₂的PL图谱中存在强度分布不均匀的现象。利用低倍透射电子显微技术（TEM）和扫描透射电子显微技术（STEM）实现在原子尺度下原位表征二硫化钨界面,并结合对STEM图中原... 

【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：153 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

(a)Er掺杂的MoS2能级示意图,Er3+能级的引入改变了能量跃迁过程[19]。(b)2H相、3R相以及三种Nb掺杂浓度的MoS2的室温PL谱[20]。(c)h-BN缺陷的PL上转换谱[22]。(d)镜像晶界和扭曲晶界二硫化钼的PL谱[23]

同一种界面在不同先进器件中却起着截然相反的作用,促进了学者们对二维材料/金属的界面结构与特性关系的研究。如图1.4所示。不同于金属与传统半导体材料的接触是三维材料与三维材料之间的接触,金属与二维材料的接触主要存在边缘接触和顶接触两种接触类型。如图1.5所示,以金属与半导体的顶接触模式为例,接触模式可分为金属与块材半导体顶接触、金属与二维材料的范德华接触以及金属与二维材料的化学反应接触三种类型。在三种接触模式中,尤以通过范德华力连接形成的二维材料/金属界面具有最大的界面势垒。因此,了解二维材料先进器件中二维材料/金属界面的性质尤为重要[40]。

如图1.5所示,以金属与半导体的顶接触模式为例,接触模式可分为金属与块材半导体顶接触、金属与二维材料的范德华接触以及金属与二维材料的化学反应接触三种类型。在三种接触模式中,尤以通过范德华力连接形成的二维材料/金属界面具有最大的界面势垒。因此,了解二维材料先进器件中二维材料/金属界面的性质尤为重要[40]。1.3.2 二维材料/金属接触界面研究现状

【参考文献】：
期刊论文
[1]拉曼光谱在石墨烯结构表征中的应用[J]. 吴娟霞,徐华,张锦.  化学学报. 2014(03)

硕士论文
[1]柔性基底石墨烯基复合透明导电薄膜的制备及CIAS刮刀涂布法试制[D]. 朱鹏福.辽宁科技大学 2015



本文编号：2936244