發(fā)布時(shí)間：2021-03-26 16:40

　　二維材料是指一類僅有一層或少數(shù)幾層單原子厚度的薄膜材料,往往展現(xiàn)出與其對應(yīng)的三維塊狀材料顯著不同的物理和化學(xué)性質(zhì)。最近十幾年來,二維材料的研究和應(yīng)用受到了全世界科學(xué)家和工程師的廣泛關(guān)注,其中半導(dǎo)體二硒化鎢（WSe₂）和半金屬石墨烯就是兩個(gè)典型的二維材料。多層WSe₂為間接帶隙半導(dǎo)體,減薄至單層時(shí)成為直接帶隙半導(dǎo)體,與其它二維過渡金屬硫族化合物（TMDs）相比,WSe₂自旋軌道耦合導(dǎo)致的能帶劈裂（約400 me V）更大,也是為數(shù)不多的可被調(diào)制為n-p雙型半導(dǎo)體的材料,在電子學(xué)及光電子學(xué)領(lǐng)域都是一個(gè)有應(yīng)用前景的材料。目前雖然對單層WSe₂的研究和應(yīng)用較多,但是由于材料與襯底之間的界面反射效應(yīng),用多層WSe₂制備的電子器件通常具有更高的載流子遷移率和更低的接觸電阻。因此解決多層WSe₂光致發(fā)光（PL）強(qiáng)度較弱的問題,發(fā)揮其在光電子學(xué)及器件制備方面的優(yōu)勢,對WSe₂的應(yīng)用具有重大意義。在本論文的多層WSe₂氣泡的光學(xué)性... 

【文章來源】：南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

二維材料家族[11]

第一章緒論2半導(dǎo)體性質(zhì)，TiSe2是半金屬性質(zhì)，NbSe2是金屬性質(zhì)且低溫下呈現(xiàn)超導(dǎo)性質(zhì)等[23-25]。而石墨烯由于其性質(zhì)優(yōu)異且應(yīng)用范圍廣泛，一直在被不斷研究和優(yōu)化。圖1.2部分二維材料原子結(jié)構(gòu)示意圖。(a)石墨烯，(b)h-BN，(c)SnSe，(d)黑磷，(e)MoS2，(f)Bi2Te3[26]1.2二硒化鎢和石墨烯的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與應(yīng)用1.2.1二硒化鎢的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與應(yīng)用二硒化鎢（WSe2）作為典型的TMDs材料，與MoS2、MoSe2、WS2等其它TMDs材料在結(jié)構(gòu)與性質(zhì)方面具有一些共性，但是WSe2也有其獨(dú)特之處。單層WSe2為典型的三明治結(jié)構(gòu)，由兩個(gè)Se原子層夾著一個(gè)W原子層組成，層內(nèi)原子依靠共價(jià)鍵構(gòu)成六角蜂巢結(jié)構(gòu)，如圖1.3所示，每個(gè)Se-W-Se層通過較弱的范德瓦爾斯力堆疊在一起形成多層結(jié)構(gòu)[27]，每一層薄膜的厚度約為0.68nm[28]。WSe2常見的堆疊方式有1T、2H、3R三種，其中數(shù)字表示一個(gè)晶胞中所含Se-W-Se結(jié)構(gòu)的數(shù)量，T表示三斜晶系，H表示六方晶系，R表示菱方晶系[29]，三種堆疊方式如圖1.4所示。1T結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元為一個(gè)單層；2H結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元為兩層，這兩層以AB的方式堆疊，任意一層的Se原子與另一層的W原子對齊排列；3R結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元為三層，以ABC的方式堆疊，第二層和第三層與第一層的方向相同，但是在平面內(nèi)有一定位移[30]。一般2H相為穩(wěn)定相，通常表現(xiàn)出半導(dǎo)體性質(zhì)，1T相和3R相為亞穩(wěn)相[31]。

第一章緒論3圖1.3二維WSe2原子結(jié)構(gòu)示意圖。(a)透視圖；(b)俯視圖；(c)側(cè)視圖[27]圖1.4WSe2的2H、3R、1T結(jié)構(gòu)示意圖[29]不同層數(shù)2H-WSe2的能帶結(jié)構(gòu)及其光致發(fā)光（Photoluminescence,PL）光譜如圖1.5所示，塊體WSe2是帶隙1.21eV大小的間接帶隙半導(dǎo)體，其中價(jià)帶的最高點(diǎn)在K點(diǎn)，導(dǎo)帶的最低點(diǎn)在Γ點(diǎn)和K點(diǎn)之間的位置[32]。當(dāng)層數(shù)減少到單層時(shí)，WSe2轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋栋雽?dǎo)體，帶隙大小約為1.65eV[33]。單層WSe2的PL信號在1.65eV；隨層數(shù)增加，直接帶隙的PL峰位置在雙層薄膜中紅移到1.57eV，之后幾乎不隨層數(shù)變化；間接帶隙的PL峰位置隨層數(shù)增加不斷紅移，7到11層的WSe2有兩個(gè)PL峰，分別在1.39eV和1.59eV，前者來源于Γ點(diǎn)價(jià)帶頂?shù)溅｜c(diǎn)和K點(diǎn)之間的間接帶隙光學(xué)躍遷，后來來源于K點(diǎn)價(jià)帶頂?shù)終點(diǎn)導(dǎo)帶底的直接帶隙躍遷。由于過渡金屬原子d軌道的自旋軌道耦合，WSe2的價(jià)帶自旋劈裂為兩個(gè)，它們之間的間距約為400meV[34]，而A、B激子的發(fā)光來源于K點(diǎn)處的兩個(gè)價(jià)帶分別躍遷到K點(diǎn)處的導(dǎo)帶底，因此直接帶隙A、B激子的PL峰位置差400meV左右。而導(dǎo)帶的自旋軌道相互作用使K點(diǎn)的導(dǎo)帶底劈裂為間距約30meV的兩個(gè)能級，其中與價(jià)帶頂點(diǎn)的電子自旋方向平行相同的可以發(fā)生光學(xué)躍遷，與(a)(b)(c)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3101910