以過渡金屬二硫化物為代表的層狀材料,以獨特的層間范德瓦爾斯力使得其制備方式極為簡便,且憑借優(yōu)異的光吸收特性,在光探測器、光伏以及發(fā)光器件上得到了廣泛應用。過渡金屬二硫化物中的光生載流子對于光電器件的性質有著決定性作用,因此,對其動態(tài)過程的研究具有重要意義。本文利用超快激光泵浦-探測技術對二硫化鉬、二硒化鉬與石墨烯形成的異質結進行了瞬態(tài)吸收測試,探測到了層間的電子轉移過程,為以其異質結構為基礎的光學器件提供了重要理論依據(jù)。此外,以探測光帶間吸收的測試機制有其固有局限性。本文提出了一種新的探測機制,即激子帶內(nèi)吸收機制,并對二硫化鉬和二硫化鎢進行了時間分辨的超快激光測試,計算出了材料的吸收截面,避免了帶間吸收機制中存在的問題。主要內(nèi)容如下:一、利用瞬態(tài)吸收光譜從時間分辨角度研究了單層二硫化鉬、二硒化鉬、體材料二硫化鉬以及它們與石墨烯形成的異質結中載流子的動力學過程,材料由機械剝離法制備并通過轉移技術合成異質結。實驗探測到了由單層二硫化鉬、二硒化鉬向石墨烯層高效的電子轉移過程,而在石墨烯與體材料二硫化鉬形成的異質結中,層間電荷轉移效率較低。同時發(fā)現(xiàn)了石墨烯中的載流子可以調控二硫化鉬或二硒化鉬層... 

【文章來源】：北京交通大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 過渡金屬二硫化物簡介
        1.1.1 過渡金屬二硫化物的發(fā)展
        1.1.2 過渡金屬二硫化物的應用
    1.2 范德瓦爾斯異質結簡介
        1.2.1 范德瓦爾斯異質結的發(fā)展
        1.2.2 范德瓦爾斯異質結的常見結構
        1.2.3 范德瓦爾斯異質結的應用
    1.3 論文結構概要
2 超快激光泵浦-探測系統(tǒng)的構建
    2.1 時間維度分析光生載流子動態(tài)原理
        2.1.1 光飽和與載流子的誘導吸收
        2.1.2 熱平衡和能量弛豫
        2.1.3 激子的形成、湮滅與復合
    2.2 時間分辨的差分反射率光譜
        2.2.1 差分反射率
        2.2.2 利用差分反射探測受激粒子動態(tài)
    2.3 空間維度分析光生載流子動態(tài)原理
        2.3.1 遷移率與擴散系數(shù)
        2.3.2 高斯分布載流子的擴散
    2.4 時間-空間分辨的差分反射率光譜
    2.5 泵浦-探測技術儀器簡介與光路布局
    2.6 總結
3 過渡金屬二硫化物與石墨烯異質結的載流子層間轉移研究
    3.1 二硫化鉬與二硒化鉬簡介
    3.2 二硫化鉬與石墨烯范德瓦爾斯異質結載流子的層間轉移
        3.2.1 二硫化鉬與石墨烯異質結的制備和表征
        3.2.2 泵浦-探測實驗設置
        3.2.3 差分反射率探測單層二硫化鉬載流子動態(tài)
        3.2.4 單層二硫化鉬/石墨烯異質結不同激發(fā)波長的對比測試
        3.2.5 差分反射率探測體材料二硫化鉬載流子動態(tài)
        3.2.6 體材料二硫化鉬/石墨烯異質結不同激發(fā)波長的對比測試
    3.3 二硒化鉬與石墨烯范德瓦爾斯異質結載流子的層間轉移
        3.3.1 二硒化鉬與石墨烯異質結的制備與鑒別
        3.3.2 泵浦-探測實驗設置
        3.3.3 單層二硒化鉬的差分反射率測試
        3.3.4 單層二硒化鉬與石墨烯異質結的載流子過程探測
    3.4 結論
4 激子帶內(nèi)吸收機制探測過渡金屬二硫化物激子動態(tài)
    4.1 帶間吸收存在的問題
    4.2 激子帶內(nèi)吸收機制實驗設計
    4.3 激子帶內(nèi)吸收原理
    4.4 襯底信號的影響
    4.5 二硫化鉬與二硫化鎢基于激子帶內(nèi)吸收的差分反射率測試
    4.6 結論
5 總結
    5.1 內(nèi)容總結
    5.2 問題與展望
參考文獻
作者簡歷及攻讀博士學位期間取得的研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：2895127