超薄過渡金屬硫化物,也可以表示為二維過渡金屬硫化物(2D-TMDCs),具有與石墨烯類似的層狀結構,其層內由兩層硫族原子夾持一層過渡金屬原子,以共價鍵的形式構成穩(wěn)定結構,層間依靠范德瓦耳斯力連接。二維TMDCs具有良好的光學、電學和機械性能,在新型傳感器領域具有潛在的應用前景。硫化鎢(WS_2)薄膜作為TMDCs中的一種,具有與可見光匹配的禁帶寬度、大的比表面積和良好的柔性,在光探測器、氣體傳感器及柔性器件中有顯著優(yōu)勢�？紤]到結晶特性對器件性能有重要影響,本文制備了結晶性不同的WS_2薄膜,并研究其光敏和濕敏性能�；赪S_2薄膜的柔性特點,制備出柔性可拉伸濕度傳感器。論文主要內容如下:(1)通過化學氣相沉積(CVD)法,蒸發(fā)WO_3和S,高溫環(huán)境下反應生成高結晶性WS_2薄膜�；谠揥S_2薄膜制備光探測器,研究其光敏性能,進而將該WS_2薄膜轉移至聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性襯底,制備柔性光探測器,研究其柔性條件下的光響應特性。(2)通過磁控濺射法和CVD法,在SiO_2/Si(表面SiO_2層厚度為300 nm)襯底上鍍制金屬W薄膜,并通過硫化該W薄膜制備幾層厚多晶WS_2薄膜�；谠揥S_2薄膜,制備電阻型濕度傳感器,該傳感器在室溫下具有良好的濕度響應特性,相對濕度(RH)為90%時,其響應度為2357,環(huán)境濕度在35%RH和40%RH之間變化時,響應時間和恢復時間分別為5 s和6 s。通過測試器件對不同氣體的響應特性,分析器件的探測選擇性。通過與高結晶性WS_2對比,發(fā)現(xiàn)結晶性是影響WS_2薄膜濕度響應性能的重要因素,并解釋了該器件的濕度探測機理。(3)通過將多晶WS_2薄膜轉移至預拉伸的PDMS柔性襯底,并采用叉指狀石墨烯作為透明電極,制備透明柔性可拉伸濕度傳感器。器件在可見光范圍內透過率大于70%,在彎折和平整等不同狀態(tài)下表現(xiàn)出相似的濕度響應特性,在施加0、20%和40%不同拉伸量后均具有良好的濕度響應特性�；谠撏该魅嵝钥衫鞚穸葌鞲衅�,測試了器件貼合皮膚時的濕度響應,并驗證其監(jiān)測呼吸的可能性。該二維WS_2薄膜具有應用于電子皮膚、可穿戴設備和呼吸監(jiān)測等領域的可能性。
【學位單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TP212;TB383.2
【部分圖文】：

每兩層 TMDCs 是一個重復單元，而另外兩種是亞穩(wěn)態(tài)結 2H 構型 MX2[16]。學性質：TMDCs 具有多種導電類型，涵蓋了從絕緣體到導S2是一種絕緣體[17]，MoS2、WS2等屬于半導體[18]，NbS2、導電性[19-21]。有些 TMDCs，如 NbSe2、TaS2等，在低溫環(huán)荷密度波和莫特轉變等性能[11, 12, 21-23]。對于二維的 TMDCs層甚至單層時，由于二維材料量子限域效應的作用，二維 T材料的電學特性。如圖 1-1(c)所示，以 MoS2為例，塊體狀態(tài)為 1.2 eV 的間接帶隙半導體，帶隙寬度如圖中 Eg′所示，帶隙寬度為 1.8 eV 的直接帶隙半導體，帶隙寬度如圖中 Eg所性質，當 WS2由塊體材料變?yōu)槎S材料時，其帶隙會展寬半導體[25, 26]。他性質：TMDCs 還具有良好的機械性能、電化學性能等，在感、儲能器件、析氫器件中有潛在的應用[10, 25, 27-30]。這些DCs 在諸多領域有著廣泛應用，成為當前的熱點研究材料。

TMDCs 制備方法概述維 TMDCs 材料是研究其性質的基礎，受機械剝離石墨烯的Cs 二維材料，主要采用機械剝離的方法[8, 32]，為了滿足大面要，人們研究出多種合成方法，包括液相剝離法[32-34]、化[15, 35-39]和原子層沉積（ALD）法等[40, 41]，具體如下：械剝離法：因為 TMDCs 每層薄膜之間結合力較弱，采用的方法，可以從塊體材料中直接剝離出薄膜，采用這種―自備高結晶性的二維 TMDCs 材料。K. S. Novoselov 等人發(fā)現(xiàn)硬質襯底上摩擦，可以在劃痕中得到單層的二維材料，且用此方法，制備了不同種類的納米片，如圖 1-2 所示，為制備i2Sr2CaCuOx和 MoS2二維材料圖片。雖然機械剝離的方法能層、純凈的 TMDCs 二維材料，為研究二維材料提供了良好的離法也存在一些缺點，如無法得到大面積薄膜、重復性不

電子科技大學碩士學位論文2）液相剝離法：將 TMDCs 粉末分散在有機溶劑或者有機溶劑的混合甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、異丙醇、二甲基甲酰胺(DMF)、丁內酯等，輔助，可以大量地制備 TMDCs 納米片，之后通過離心等操作，可以大小的納米片進行初步分離，便于后續(xù)使用[2, 6, 32, 42-47]。另外，通過，可以提高制備材料的效率和質量，如圖 1-3 所示，將金屬 Li 片作為 TMDCs 作為陰極，液體環(huán)境中通過加電壓，有助于使 Li+進入 TM，之后通過超聲作用，可以將塊體 TMDCs 剝離成納米片。其中的方面的作用：一方面，嵌入的 Li+可以擴大 TMDCs 層間的間距，有德瓦爾斯力；另一方面，Li+在放電的過程中可以與水反應生成 LiOH以將相鄰的兩層 TMDCs 推開，有利于形成二維材料。與機械剝離離納米片的方法可以大量制備 TMDCs 二維材料，便于通過旋涂等工備，適用于電池、光解水等領域。但該方法也存在一定的缺點，如利于大面積制備等，不適用基于微細加工技術的高性能電子器件等領
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本文編號：2876905