近年來,IV-VI族二維材料(IV族:Sn、Ge;IV族:S、Se、Te)作為繼過渡金屬硫?qū)倩衔?TMD)之后二維家庭的新成員,具有結(jié)構(gòu)多樣、吸光能力強、光電特性優(yōu)異、地球儲量豐富、無毒環(huán)保等優(yōu)點,受到科研人員越來越多的關(guān)注。這類材料中,最具代表性的是SnS和SnS2。SnS為p-型二維半導(dǎo)體,結(jié)構(gòu)屬于正交晶系,其光吸收系數(shù)大(～105cm-1),空穴遷移率高(～100cm2V-1S-1),具有很強的各向異性電學(xué)、光學(xué)和熱電性質(zhì);SnS2為n-型二維半導(dǎo)體,結(jié)構(gòu)屬于六方晶系,其遷移率可達(dá)～230 cm2V-1s-1,同時具有優(yōu)異的光電探測性能。雖然針對SnS和SnS2的研究工作已經(jīng)不少,但是高質(zhì)量少層SnS和SnS2材料的可控制備方法依然缺乏;SnS薄片各向異性的研究仍不系統(tǒng),其厚度依賴關(guān)系仍不明確;更重要的是,雖然SnS和SnS2分別為p和n型半導(dǎo)體,但由于屬于不同的晶格結(jié)構(gòu),直接生長制備基于SnS和SnS2組成的異質(zhì)結(jié)仍是一個很大的挑戰(zhàn)。在此背景下,本論文針對SnS和SnS2的生長制備、SnS的各向異性拉曼光譜、SnS2/SnS異質(zhì)結(jié)的制備及其光電性質(zhì),開展了較為系統(tǒng)的研究,主要...

【文章頁數(shù)】：113 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 Ⅳ-Ⅵ族二維材料的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
        1.2.1 SnS的晶體結(jié)構(gòu)和能帶
        1.2.2 SnS的各向異性電學(xué)性質(zhì)
        1.2.3 SnS的各向異性Raman性質(zhì)
        1.2.4 SnS的能谷效應(yīng)
        1.2.5 SnS層數(shù)依賴的能帶結(jié)構(gòu)和能帶劈裂
        1.2.6 SnS₂的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
    1.3 Ⅳ-Ⅵ族二維材料的制備方法
        1.3.1 機(jī)械剝離
        1.3.2 液相剝離
        1.3.3 磁控濺射
        1.3.4 氣相沉積
    1.4 Ⅳ-Ⅵ族二維材料的應(yīng)用
        1.4.1 光電探測器
        1.4.2 傳感器
    1.5 本論文的研究工作
    參考文獻(xiàn)
第二章 厚度依賴的硫化錫各向異性拉曼性質(zhì)研究
    2.1 研究背景
    2.2 樣品的制備及分析方法
        2.2.1 樣品的生長
        2.2.2 樣品轉(zhuǎn)移
        2.2.3 透射電子顯微鏡的表征
        2.2.4 Raman表征
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 SnS薄片的生長和結(jié)果分析
        2.3.2 Raman光譜表征
        2.3.3 各向異性Raman光譜表征
        2.3.4 厚度依賴的各向異性Raman研究
    2.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第三章 SnS₂/SnS縱向異質(zhì)結(jié)的制備及其光電性質(zhì)
    3.1 研究背景
    3.2 樣品的制備及分析方法
        3.2.1 SnS₂/SnS異質(zhì)結(jié)的CVD生長
        3.2.2 SnS₂/SnS異質(zhì)結(jié)的表征
        3.2.3 SnS₂/SnS異質(zhì)結(jié)器件的制備和表征
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 SnS₂/SnS異質(zhì)結(jié)的成分和形貌表征
        3.3.2 塔狀SnS₂薄片的成分、形貌和晶體結(jié)構(gòu)表征
        3.3.3 SnS₂/SnS異質(zhì)結(jié)的晶體結(jié)構(gòu)表征
        3.3.4 生長機(jī)理的討論分析
        3.3.5 SnS₂/SnS異質(zhì)結(jié)器件的制備
        3.3.6 SnS₂/SnS異質(zhì)結(jié)光電性質(zhì)的研究
        3.3.7 一步CVD生長方法的延伸拓展
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 生長條件對硫錫化合物形貌和性質(zhì)的影響
    4.1 研究背景
        4.1.1 Sn₂S₃和SnS₂的研究背景
            4.1.1.1 Sn₂S₃的研究背景
            4.1.1.2 SnS₂的研究背景
        4.1.2 硫錫化合物之間的生長轉(zhuǎn)換
            4.1.2.1 電子束作用誘導(dǎo)SnS₂轉(zhuǎn)變?yōu)镾nS
            4.1.2.2 襯底溫度對生長結(jié)果的影響
        4.1.3 硫錫化合物生長方案的設(shè)計
            4.1.3.1 大尺寸SnS₂薄片的生長
            4.1.3.2 從SnS₂到Sn₂S₃的生長切換
            4.1.3.3 SnS中S空位調(diào)控
    4.2 樣品的生長制備和分析方法
        4.2.1 SnS₂的生長制備
        4.2.2 Sn₂S₃納米線的生長制備
        4.2.3 SnS薄片的生長制備
        4.2.4 在SiO₂表面制備周期性金電極方塊
        4.2.5 測試方法與儀器介紹
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 大尺寸SnS₂薄片的生長及表征
        4.3.2 Sn₂S₃納米線的生長和表征
        4.3.3 不同生長條件對SnS形貌和光學(xué)性質(zhì)的影響
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 展望
    5.1 提高SnS的遷移率
    5.2 單層SnS的制備
    5.3 生長級聯(lián)異質(zhì)結(jié)
    參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況



本文編號：3974777