本文關鍵詞：二硫化鉬—石墨烯異質結的制備與研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：石墨烯是單層六角元胞碳原子組成的蜂窩狀二維晶體材料。石墨烯作為后硅時代的一種神奇材料，具有非凡的光學、熱學、機械力學等特性，尤其是在室溫下電子遷移率高，導電性能優(yōu)異，使它成為可以應用在電子、傳感器、催化、能源儲存等方面的未來有潛力的新一代材料。過渡族金屬硫化物中的二硫化鉬（MoS2）具有類石墨烯結構，它不但具有良好的電子、光學、催化特性，單層的MoS2是薄而透明的。MoS2從塊狀到納米層狀，它從間接帶隙轉變到直接帶隙，能輔助石墨烯在半導體電子領域得到更廣泛的應用。 目前納米器件的研究是熱點，石墨烯和MoS2形成的異質結是一種新型二維層狀結構的異質結，這種器件具有質量輕、功耗低、柔性等特點，現(xiàn)在存在的主要問題是保證二維石墨烯和層狀MoS2的晶體結構，可控制備石墨烯和層狀MoS2，完善異質結器件的工藝和結構設計，提高其電學性能，對其在實際中的應用至關重要。針對以上問題，本文的主要研究內容及結果如下： （1）可控制備高質量石墨烯二維晶體的探索。借助X射線衍射儀、掃描電鏡、紫外光譜、紅外光譜、拉曼光譜等對石墨烯性質進行表征分析，比較各種制備方法的優(yōu)缺點，得到其制備的最佳工藝參數(shù)和制備方法。采用改進的Hummers方法制備氧化石墨烯，利用化學試劑HI酸和維生素C還原氧化石墨烯（GO），此方法過程復雜，時間較長，制備的石墨烯中引入了雜質原子，會破壞石墨烯原有二維結構，影響其性能；采用液相溶液剝離法，以石墨粉末為原料，在有機溶劑DMF中直接超聲剝離，通過高速離心后得到質量較高的石墨烯分散液，制備石墨烯的最佳條件為石墨烯/DMF的濃度為0.14mg/ml，超聲時間為9h，超聲功率為350W，此方法能大批量生產石墨烯，適用于石墨烯透明導電薄膜的應用；采用化學氣相沉積法（CVD）制備石墨烯，甲烷作為碳源，氣體流量為10sccm，H2作為保護氣體，氣體流量為40sccm，生長溫度為1000℃，生長時間為1-2min，在銅箔上生長了少數(shù)層的石墨烯，并采用濕法轉移，將石墨烯薄膜轉移到載玻片襯底上。 （2）磁控濺射制備層狀MoS2薄膜，對其濺射條件進行優(yōu)化。借助X射線衍射儀、拉曼光譜等對其性質進行表征分析，得到層狀MoS2薄膜的最佳制備工藝參數(shù)為：濺射功率為30W，Ar氣流量為15sccm，濺射時間為3min。 （3）MoS2-石墨烯異質結的制備。采用磁控濺射法在玻璃襯底上制備MoS2薄膜，選取CVD法在MoS2薄膜上制備石墨烯，再利用磁控濺射法沉積金屬銅接觸電極，形成MoS2-石墨烯異質結。借助拉曼光譜分析MoS2和石墨烯的結構，并從理論上分析MoS2與金屬接觸的能帶結構，從實驗測試分析石墨烯與金屬接觸的I-V性能，并最終測試MoS2-石墨烯異質結的I-V特性。實驗結果表明：隨著異質結正向電壓的增大，異質結電流I增大，當正向電壓增大到一定值以后，電流增值幅度降低，基本趨于平緩；異質結加反向電壓時具有反向電流，隨著反向電壓的增大，反向電流也隨之增大。隨著MoS2濺射時間的增大，異質結的電流會減小。 本文提出的這種創(chuàng)新型異質結器件，為其應用到傳感器、光電檢測等領域打下基礎，未來通過進一步改進器件的結構和性能，將有望應用到電子領域中。
【關鍵詞】：石墨烯 MoS_2 異質結 制備
【學位授予單位】：陜西科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：O613.71;O614.612
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 1 緒論13-31
• 1.1 石墨烯的國內外研究現(xiàn)狀13-20
• 1.1.1 石墨烯的結構和性能14-16
• 1.1.2 石墨烯的制備方法16-18
• 1.1.3 石墨烯的應用18-20
• 1.2 MoS_2的國內外研究現(xiàn)狀20-27
• 1.2.1 MoS_2的結構和性能20-23
• 1.2.2 MoS_2的制備方法23-25
• 1.2.3 MoS_2的應用25-27
• 1.3 異質結器件的國內外研究現(xiàn)狀27-29
• 1.3.1 異質結的簡介27-28
• 1.3.2 異質結的能帶結構和 I-V 曲線28-29
• 1.3.3 異質結的應用29
• 1.4 本文的研究目的與意義29-30
• 1.4.1 MoS_2-石墨烯異質結器件的選題依據(jù)29-30
• 1.4.2 MoS_2-石墨烯異質結器件研究目的與意義30
• 1.5 論文的主要工作內容30-31
• 2 化學方法制備石墨烯薄膜31-44
• 2.1 實驗材料與儀器31
• 2.2 氧化石墨烯的制備31-38
• 2.2.1 引言31-33
• 2.2.2 氧化石墨的制備33
• 2.2.3 氧化石墨烯水溶液的制備33-34
• 2.2.4 氧化石墨烯的性能表征分析34-38
• 2.3 石墨烯及石墨烯薄膜的制備38-42
• 2.3.1 引言38
• 2.3.2 石墨烯薄膜的制備38-39
• 2.3.3 石墨烯的表征分析39-42
• 2.4 本章小結42-44
• 3 液相溶液剝離法制備石墨烯44-50
• 3.1 實驗材料、試劑與儀器44
• 3.2 石墨烯分散液的制備44-46
• 3.3 石墨烯的表征分析46-48
• 3.3.1 石墨烯分散液的紫外光譜分析46-47
• 3.3.2 石墨烯分散液的宏觀結果分析47
• 3.3.3 石墨烯分散液的 SEM 表面形貌分析47-48
• 3.4 本章小結48-50
• 4 化學氣相沉積法制備石墨烯50-54
• 4.1 引言50
• 4.2 實驗部分50-51
• 4.2.1 實驗試劑和儀器50
• 4.2.2 實驗過程50-51
• 4.3 石墨稀的轉移51-52
• 4.4 石墨烯的表征52-53
• 4.5 本章小結53-54
• 5 射頻磁控濺射法制備二硫化鉬54-62
• 5.1 引言54
• 5.2 射頻磁控濺射法的基本原理54-55
• 5.3 二硫化鉬薄膜的制備55-59
• 5.3.1 實驗材料、試劑及儀器55
• 5.3.2 實驗部分55-59
• 5.4 層狀 MoS_2薄膜的表征59-61
• 5.4.1 MoS_2薄膜的 SEM 分析59-60
• 5.4.2 MoS_2薄膜的 XRD 組織結構分析60
• 5.4.3 MoS_2薄膜的拉曼光譜分析60-61
• 5.5 本章小結61-62
• 6 MoS_2-石墨烯異質結的設計與研究62-67
• 6.1 MoS_2-石墨烯異質結的設計與制備62
• 6.2 MoS_2與金屬電極接觸結的分析62-63
• 6.3 石墨烯與金屬電極接觸結的分析63-65
• 6.4 MoS_2-石墨烯異質結的性能測試與分析65-67
• 7 結論與展望67-69
• 7.1 全文工作總結67
• 7.2 未來工作展望67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻70-79
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文目錄79-80

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 周麗春,吳偉端,趙煌;納米二硫化鉬的制備與表征[J];電子顯微學報;2004年06期

2 胡坤宏;范廣能;管航敏;韓成良;;納米二硫化鉬的制備及AFM表征[J];合肥學院學報(自然科學版);2005年04期

3 傅強;包信和;;石墨烯的化學研究進展[J];科學通報;2009年18期

4 烏學東,王大璞,張信剛,楊生榮;表面修飾納米粒子的摩擦學性能[J];上海交通大學學報;1999年02期

5 黃桂榮;陳建;;石墨烯的合成與應用[J];炭素技術;2009年01期

6 施爾畏，夏長泰，王步國，仲維卓;水熱法的應用與發(fā)展[J];無機材料學報;1996年02期

7 李惠茗;張鵬云;李春新;;石墨烯的制備方法及表征研究[J];鹽城工學院學報(自然科學版);2010年03期

  本文關鍵詞：二硫化鉬—石墨烯異質結的制備與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：312756