自從2004年石墨烯被成功制備以來,人們對二維納米材料體系的研究興趣逐步升溫,截止至今,已經(jīng)有超過2000多種二維材料被相繼報道。其中,類石墨烯結(jié)構(gòu)的過渡金屬硫族化物（TMDs）作為典型二維材料有著獨特的電子能帶結(jié)構(gòu),并且其能帶結(jié)構(gòu)對自身層數(shù)有著較強的依賴性。常見的TMDs（例如:MoS₂,WS₂,WSe₂,MoSe₂等）隨著層數(shù)減少到單層,能帶結(jié)構(gòu)會從間接帶隙轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋督Y(jié)構(gòu)。這就使得二維TMDs材料的光學、電學等性質(zhì)隨之發(fā)生顯著的改變。所以,如何準確、快速并且無損地識別TMDs材料的層數(shù)是其在基礎(chǔ)研究和實際應(yīng)用時的關(guān)鍵一步。為此,本論文以機械剝離法和化學氣相沉積法（CVD）制備了不同層數(shù)的MoS₂、WS₂和WSe₂納米薄膜;在此基礎(chǔ)上,建立了少層樣品層數(shù)與其光學襯度、拉曼光譜以及光致發(fā)光譜的定量對應(yīng)關(guān)系。同時,利用不同電負性材料對單層MoS₂的光學性質(zhì)進行調(diào)控,充分理解TMDs體系中的多激子束縛態(tài)（many... 

【文章來源】：東北師范大學吉林省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

（a）–（c）分別是TMDs的2H相、3R相和1T相的結(jié)構(gòu)示意圖

圖 1.2 用 DFT/PBE0 計算的不同層數(shù) MoS2的能帶結(jié)構(gòu)[22]如圖所示，體材料到少層變化時，MoS2的導(dǎo)帶底（Conduction Band MinimumBM）位于布里淵區(qū) K 和 Γ 之間，價帶頂（Valence Band Maximum，簡稱 VB Γ 點。但是，隨著層數(shù)的減少，CBM 的 K 點到 VBM 的 K 點的直接帶隙基本不接帶隙不斷變大，這種能帶結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變來源于層間去耦合造成的量子局域效應(yīng)減薄為單層，直接帶隙值小于間接帶隙值，實現(xiàn)了從間接帶隙半導(dǎo)體向直接帶的改變。對應(yīng)于能帶結(jié)構(gòu)，體材料到少層的 TMDs 的光致發(fā)光峰都是由直接躍遷發(fā)光和發(fā)光組成。盡管間接躍遷需要聲子的輔助，但是由于帶隙小，載流子的占據(jù)幾率接躍遷發(fā)光在光致發(fā)光中占據(jù)了一定比例，有些 TMDs 材料中甚至強于直接躍除此之外，對于少層 TMDs，還會在直接躍遷峰的高能側(cè)出現(xiàn)一個由于價帶劈直接躍遷發(fā)光峰。為了區(qū)分，人們常把這個能量較高的直接躍遷發(fā)光叫 B 激能量較低的直接躍遷發(fā)光叫 A 激子發(fā)光。少層 TMDs 的發(fā)光，很容易受到電子摻雜的影響。例如，當電子摻入時，Mo子發(fā)光會發(fā)生紅移，這是由于體系中電子濃度升高導(dǎo)致中性激子向負電三子

二維材料的發(fā)展離不開制備方法的不斷改進，TMDs 由于可變的帶隙在光電器被廣泛關(guān)注，對其制備方法的不斷改良也讓它與實際應(yīng)用的距離越來越近。到，對 TMDs 等二維材料的制備主要分為“自上而下”和“自下而上”兩大類，上而下”是把較厚的材料減薄的過程，而“自下而上”恰好相反。下面將對兩的幾個典型制備方法分別細述。1 “自上而下”的制備方法）機械剝離機械剝離法是一種傳統(tǒng)的制備 TMDs 等二維材料的方法，早在上世紀六十年代現(xiàn)[27]。在 2004 年，英國曼徹斯特大學科學家 Andre Geim 和 Konstantin Nov械剝離的方法首次發(fā)現(xiàn)了石墨烯，證明了單原子層可以在室溫下穩(wěn)定存在[1,7史性突破，真正開啟了二維材料之門�，F(xiàn)如今，Scotch 膠帶已被廣泛用于機械來說，機械剝離就是利用黏性較強的膠帶對材料不斷進行分層。原理是利用膠之間較強的黏性力打破材料自身的弱的層間范得瓦爾斯力，不斷將厚層撕開，的效果。機械剝離過程的示意如圖 1.3 所示。


本文編號：3222953