發(fā)布時(shí)間：2021-02-16 17:21

　　近年來(lái),類(lèi)石墨烯二維材料的研究和應(yīng)用得到了蓬勃的發(fā)展,成為最有可能替代硅基材料的新型半導(dǎo)體。在眾多的材料中,單層的MoS2材料具有1.90eV左右的直接帶隙,展現(xiàn)出特殊的物理化學(xué)性質(zhì),引起了眾多的研究者投身于對(duì)它的研究中,如制備方法、能帶結(jié)構(gòu)、光電性能、傳感性能、界面效應(yīng)、催化性能等。廣泛的研究證明二維MoS2在晶體管、光電探測(cè)器、傳感器、電池等方向都具有著極大的應(yīng)用前景。本論文結(jié)合類(lèi)石墨烯二硫化鉬的研究現(xiàn)狀以及范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)的發(fā)展前景,重點(diǎn)對(duì)大面積、高質(zhì)量、連續(xù)二維MoS2薄膜的制備及其薄膜生長(zhǎng)的機(jī)理、熱膨脹應(yīng)變對(duì)二維MoS2能帶結(jié)構(gòu)和光電性能的影響、基于MoS2的超薄異質(zhì)結(jié)等方面開(kāi)展研究。本論文的主要結(jié)論和創(chuàng)新點(diǎn)如下:一、成功實(shí)現(xiàn)單層二維MoS2薄膜的大面積制備:高質(zhì)量大面積的MoS2單層薄膜的可控制備是進(jìn)一步應(yīng)用和開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)和前提,高品質(zhì)樣品不僅可以用于探索其新穎的物理現(xiàn)象和優(yōu)異性能,而且能開(kāi)發(fā)其電子、光電子等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。氣相沉積方法是其中一種非常有發(fā)展前景的制備方法,采用該方法能夠獲得大面積、高質(zhì)量二維材料納米片。在氣相沉積制備二維MoS2的過(guò)程中,氣體的流量以及襯底... 

【文章來(lái)源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁(yè)數(shù)】：100 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１元素周期表中二維材料的體系：ｌ５：??（１）石墨烯??

?湘瀋人ｆ盹丨：畢收論文???于石墨烯中的碳元素核磁矩小，自旋軌道作用弱，因此也被認(rèn)為是有潛力的自旋電??子學(xué)材料??Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ?Ｇｒａｐｈｅｎｅ??涵讀參??Ｍｕｌｂｌａｙｅｒ?Ｇｒａｐｈｅｎｅ?Ｃａｒｂｏｎ?Ｎａｎｏｔｕｂｅ?ＢｕｄｃｙｂａＨ??圖１．２石墨烯以及基于石墨烯的其它結(jié)構(gòu)：多層石墨、碳納米管、富勒烯１２５１??因此，石墨烯具有十分廣泛的應(yīng)用范圍，比如單分子氣體探測(cè)，石墨烯的超大??表面積讓它對(duì)一個(gè)氣體分子的吸附和釋放都可以檢測(cè)得到１２Ｍ７｜；石墨烯的高導(dǎo)電率、??高熱導(dǎo)率等使石墨烯有望替代金屬銅成為集成電路互聯(lián)材料；石墨烯的高表面面積??對(duì)質(zhì)量比例，能應(yīng)用在超級(jí)電容器的導(dǎo)電電極上，并有望得到大于現(xiàn)有電容器的能??量密度研究者們對(duì)石墨烯的研究極大的促進(jìn)了二維材料方法的發(fā)展，其中包??括其它二維材料的制備、轉(zhuǎn)移、測(cè)試和表征，同時(shí)還有大量基于第一性計(jì)算原理的??理論研宄如電子結(jié)構(gòu)、電荷轉(zhuǎn)移、應(yīng)變、量子霍爾效應(yīng)、自旋電子學(xué)等等。??盡管石墨烯己然成為科學(xué)界的一顆閃亮的新星，它的研宂還存在著一些挑戰(zhàn)。??臂如它的本征能帶結(jié)構(gòu)沒(méi)有帶隙，這意味著以石墨烯為基礎(chǔ)制備的場(chǎng)效應(yīng)晶體管開(kāi)??關(guān)比很低，這很大程度上限制了石墨烯在光電領(lǐng)域的應(yīng)用。研究者們嘗試使用各種??方法來(lái)給石墨烯引入帶隙，比如引入?yún)㈦s或缺陷、引入量子限制、化學(xué)吸附、化學(xué)??功能化或者施加應(yīng)力、引入電嘗自旋－軌道耦合效應(yīng)等等。但這個(gè)方面的研究在不??破壞石墨烯晶格，保留其原有的優(yōu)異性質(zhì)方面仍然需要更大的努力。因此，科學(xué)家??們致力于尋找能夠彌補(bǔ)石墨烯的缺陷甚至能夠超越石墨烯的其它二維材料，能夠使??其應(yīng)用到光電子器件中去。??（２）二維

?湘潭大學(xué)博ｉ：畢業(yè)論義???化，如圖１．３所示，層內(nèi)的Ｂ和Ｎ原子通過(guò)較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，相鄰層則以弱的??范德瓦爾斯力相結(jié)合與石墨烯相比，單層ｈ－ＢＮ的帶隙寬至５．９７ｅＶ，作為絕??緣體，其導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性較差，然而由于其層狀結(jié)構(gòu)，又具有極好的絕緣性、高溫??介電性、潤(rùn)滑性與耐腐蝕性，在電子、分子探測(cè)器、隔熱材料、半導(dǎo)體等領(lǐng)域有著??一定的應(yīng)用潛力［３１＿３４］。在最新的研宄中，研宄者們將二維六角氮化硼與石墨烯制備??成范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)，使石墨烯的熱電子與六角氮化硼的聲子極化激子耦合，有效??地帶走了產(chǎn)生的熱量，這對(duì)電子與光電子原件的散熱以及熱導(dǎo)的傳遞有著十分關(guān)鍵??的作用［３５１。??？?２．５２?Ａ??〕Ｂｏｒｏｎ?？Ｎｉｔｒｏｇｅｎ??圖１．３二維六角氮化硼的晶體結(jié)構(gòu)［３Ｑ１??（３）二維過(guò)渡金屬硫族化合物??過(guò)渡金屬硫族化合物是由元素周期表中ＩＶＢ族到ＶＩＩＢ族的過(guò)渡金屬，如鈦（Ｔｉ）、??鈮（Ｎｂ）、鉬（Ｍｏ）、鎢（Ｗ）等與硫族元素硫（Ｓ）、砸（Ｓｅ）、碲（Ｔｅ）相結(jié)合所??形成的化合物。過(guò)渡金屬硫族化合物涵蓋了多種電子能帶結(jié)構(gòu)，包括絕緣體（如ＨｆＳ２）、??金屬（ＶＳｅ２、ＮｂＳｅ２、ＮｂＳ２等）、半導(dǎo)體（ＭｏＳ２、ＭｏＳｅ２、ＷＳ２、ＷＳｅ２等）等，豐富??的性能彌補(bǔ)了石墨烯沒(méi)有帶隙的缺陷，而且大部分的過(guò)渡金屬硫族化合物的能帶結(jié)??構(gòu)能夠隨著層數(shù)的改變而變化，當(dāng)材料變?yōu)閱螌訒r(shí)，能帶結(jié)構(gòu)會(huì)從間接帶隙轉(zhuǎn)為直??接帶隙，這使得它們?cè)诠怆婎I(lǐng)域有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。??二維過(guò)渡金屬硫族化合物的結(jié)構(gòu)如圖１．４所示，通常來(lái)說(shuō)，材料的每一層結(jié)構(gòu)??是由上下兩個(gè)硫族原子Ｘ與中間一層過(guò)渡金屬Ｍ所構(gòu)成，與三明治結(jié)構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]二硫化鉬二維材料及其異質(zhì)結(jié)的制備和光電特性研究[D]. 張克難.中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所) 2016
[2]二硫化鉬納米片及量子點(diǎn)的制備與性能研究[D]. 喬文.南京大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3036679