二維材料屬于納米材料的一個分支,其厚度在100納米以下。近年來被廣泛研究的一些二維材料,其厚度為原子級尺度。有的甚至不足1納米,例如單層石墨烯。由于量子限制效應,二維材料具有很多獨特的性質,在電子學器件、導電薄膜、傳感器、儲能、催化等領域具有很大的潛在應用價值。從化學成分的角度,可以把二維材料劃分為以石墨烯為代表的一元二維材料,以二硫化鉬為代表的過渡金屬硫族化合物二維材料,金屬碳化物或碳氮化物二維材料,氧化物二維材料等類別�；瘜W氣相沉積法是大規(guī)模制備二維材料的一種有效的手段。本論文從碳源、基底、結構等角度對石墨烯的化學氣相沉積法制備進行了系統(tǒng)研究,并研究了其生長機理和電學性能。此外,本論文還研究了二維二氧化鉬的化學氣相沉積法制備,并研究了其形狀形成機理和電學性能。本論文的具體工作內(nèi)容如下。（1）采用化學氣相沉積法,在二氧化硅/硅基底上生長出二維的二氧化鉬單晶。利用拉曼光譜可以確定制備過程所得產(chǎn)物化學成分為二氧化鉬,利用高分辨透射電子顯微鏡可以確定其晶面并確認其單晶屬性。其厚度最低達到3.8納米,橫向尺寸從幾百納米到數(shù)微米。二維二氧化鉬單晶的形狀有三種,標準的平行四邊形,缺角的平行四邊形... 

【文章來源】：華中師范大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．３?（ａ）石墨烯的晶格結構．（ｂ）石墨稀的布里淵區(qū)｜５５１

電子躍遷能量，０．０２ｔ＜ｔ’＜０．２ｔ�；�??以上分析，可以得到石墨烯中電子的緊束縛近似哈密頓量，表示為??Ｈ?＝－（?Ｙ．（ａｌＡ．ｊ?＋?Ｈ．ｃ．）??ＵＪｈｃｒ?（ｆ，／）?ｌ＜ｒ??石墨烯能帶函數(shù)的形式為??ＥＡｋ）?＝?±＾３?＋?ｆ（ｋ）－ｆ＇ｆ（ｋ）??該函數(shù)中，函數(shù)ｆ（ｋ）的形式為??／＇ｆＡ）?＝?２ｃｏｓ（Ｖ３ａ）?＋?４ｃｏｓ（—?ｋｖ．ａ）?ｃｏｓ（－ｋＹａ）??少?２?２??＋與導帶〇＊帶）對應，－與價帶（Ｒ?guī)В⿲??石墨烯的能帶結構如圖１．４所示。上面的７１＊帶形成導帶，下面的７１帶形成價帶。若不考慮次??近鄰原子間的電子躍遷，即ｔ＇＝０，則導帶和價帶呈對稱特征。若ｆ取有限值，即考慮到次近鄰??原子間的電子躍遷作用時，電子－空穴對稱性被破壞，導帶和價帶將不再對稱。??４?ｙ?ｉ＼??圖１．４單層石墨烯的能帶結構圖１５５１。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｔｈｅ?ｂａｎｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｍｏｎｏ－ｌａｙｅｒ?ｇｒａｐｈｅｎｅ??石墨烯的帶隙為零，將石墨烯作為場效應晶體管的溝道材料，外加柵極電場時，石墨烯的??載流子可以在電子和空穴間連續(xù)地過渡，形成雙極型電場效應［５５］，如圖１．５所示。其中的小圖??是石墨烯能帶圖中的低能量部分，此范圍中石墨烯的能量色散關系近似為線性，三維空間則形??成圓錐結構。當調節(jié)柵極電壓大小的時候，費米能級的位置可以隨之連續(xù)的改變。正的柵極偏??壓會引起一定濃度的電子，而負的柵極偏壓會引起一定濃度的空穴。當載流子濃度增加時，電??４??

？博士學位論之??ＩＸ＞ＣＴＯＲＡＩ．?ＤｌＳＳＩ；Ｒ?ｔＡＴＩＯＮ??阻呈現(xiàn)出快速的下降，這表明石墨烯中的載流子具有很高的遷移率。這種特性使得石墨烯有望??應用于電子器件領域。??１Ｋ?Ｉ??６－?０Ｔ??ｒｗ??／?＼?Ｖ?＇＊＿ｆＦ??１??Ｑ??｜?｜?｜??｜?｜?｜???－６０?－３０?０?３０?６０??圖１．５外加柵極電場時石艱烯的雙極咽電場效應。小圖為石墨烯能＇Ｈ：色散關系的低能部分［５５１。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．５?Ｂｉｐｏｌａｒ?ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｆｉｅｌｄ?ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｗｉｔｈ?ｇａｔｅ?ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｆｉｅｌｄ．?Ｔｈｅ?ｓｍａｌｌ?ｆｉｇｕｒｅｓ?ａｒｅ?ｔｈｅ?ｌｏｗ?ｅｎｅｒｇｙ?ｐａｒｔｉａｌ??ｏｆ?ｅｎｅｒｇｙ?ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?丨５?５】．??１．１．２二維過渡金屬硫族化合物??二維過渡族金屬二硫化物（ＴＭＤＣ）１５７１是石墨烯之外被研宄Ｍ多的二維材料。ＴＭＤＣ的化??學形式為這里面從是元素周期表中的ＩＶ族（Ｔｉ，Ｚｒ，?Ｈｆ等）、Ｖ族（Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ）和ＶＩ族??（Ｍｏ，?Ｗ等），義是Ｓ，?Ｓｅ，?Ｔｅ。ＴＭＤＣ材料種類很多，包括但不限于以下種類，Ｍ〇Ｓ２｜５８＿５９］，??ＷＳ２網(wǎng)，ＭｏＳｅ２【６１】，ＷＳｅ嚴ＳｎＳ２｜Ｗ１，?ＶＳｅ２｜６４１等。最典型，被研宄最多的是二硫化鉬，這里??重點對它進行介紹。??塊體的Ｍ〇Ｓ２屬于六方晶系，具有層狀結構，層和層之間的結合是通過較弱的范德華力??實現(xiàn)。這種特點與石墨相似，因此二維的Ｍ〇Ｓ２也可以通過機械剝離的方法獲得［６６］，類似機械??剝離獲得

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Fast growth of graphene on SiO2/Si substrates by atmosphericpressure chemical vapor deposition with floating metal catalysts[J]. Na Liu,Jia Zhang,Yunfeng Qiu,Jie Yang,PingAn Hu.  Science China（Chemistry）. 2016(06)



本文編號：3014017