近年來,崛起的二維層狀材料引起了越來越多的學者關(guān)注,如石墨烯、過渡金屬硫化物、氮化硼和硅烯等。由于石墨烯的零帶隙,過渡金屬硫化物的載流子遷移率較低,空氣中硅烯極不穩(wěn)定等限制了其在半導體、電子等實際領(lǐng)域的應(yīng)用,尋找有合適帶隙且高載流子遷移率的二維層狀材料便顯得十分重要。黑磷是一種新型的、具有直接帶隙的二維層狀材料,且?guī)峨S著層數(shù)的變化而變化,又有較高的載流子遷移率,可克服石墨烯的零帶隙、過渡金屬硫化物載流子遷移率較低的不足,有望成為良好的半導體材料。黑磷在儲能、催化、光電子、生物醫(yī)藥和氣體傳感器等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景,但市場價格高,制備難度大,這限制了其進一步的發(fā)展。本論文從黑磷的制備出發(fā),開發(fā)了以紅磷為原料的一種無毒、穩(wěn)定、可重復(fù)的高壓制備方法,在此基礎(chǔ)上制備了黑磷納米線和過渡金屬摻雜的黑磷,分別研究了它們的磁性、磁輸運和氣敏等特性。主要的研究內(nèi)容如下:1)高壓制備黑磷方法的提出。采用市場價格便宜的無毒、穩(wěn)定的紅磷來代替原來價格高昂的有毒、易燃的白磷,利用高效、穩(wěn)定、高轉(zhuǎn)化率的高壓法制備了塊體黑磷,研究了紅磷轉(zhuǎn)化為黑磷的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強和反應(yīng)時間之間的關(guān)系。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),當T≥600...

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 二維材料的興起
        1.2.1 石墨烯
        1.2.2 類石墨烯
    1.3 黑磷
        1.3.1 黑磷的概述
        1.3.2 黑磷的結(jié)構(gòu)
        1.3.3 黑磷的性質(zhì)
        1.3.4 黑磷的制備
        1.3.5 黑磷的應(yīng)用
    1.4 二維材料的磁性
        1.4.1 磁性簡介
        1.4.2 二維材料的鐵磁性
        1.4.3 黑磷的鐵磁性
    1.5 本論文的出發(fā)點和創(chuàng)新點
        1.5.1 本論文的出發(fā)點
        1.5.2 本論文的創(chuàng)新點
第二章 實驗設(shè)備與表征測試方法
    2.1 主要原材料及儀器設(shè)備
        2.1.1 主要的化學試劑及原料
        2.1.2 主要實驗設(shè)備及儀器
    2.2 材料的表征方法
        2.2.1 X-射線衍射
        2.2.2 掃描電子顯微鏡
        2.2.3 透射電子顯微鏡
        2.2.4 拉逆光譜
        2.2.5 磁性測量
        2.2.6 氣敏測量
第三章 黑磷的制備及轉(zhuǎn)化率研究
    3.1 引言
    3.2 黑磷的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 結(jié)構(gòu)分析
        3.3.2 形貌分析
        3.3.3 參數(shù)對轉(zhuǎn)化率的影響
        3.3.4 黑磷的合成機制
    3.4 本章小結(jié)
第四章 黑磷的磁電阻和霍爾效應(yīng)研究
    4.1 引言
    4.2 黑磷的磁輸運特性
        4.2.1 磁電阻
        4.2.2 霍爾效應(yīng)
        4.2.3 磁電阻交叉現(xiàn)象的解釋
    4.3 本章小結(jié)
第五章 黑磷納米線的合成及其氣敏特性研究
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 AAO模板的制備
        5.2.2 黑磷納米線的制備
        5.2.3 參數(shù)對黑磷納米線制備的影響
    5.3 黑磷納米線的性能研究
        5.3.1 結(jié)構(gòu)分析
        5.3.2 形貌分析
        5.3.3 氣敏特性
    5.4 本章小結(jié)
第六章 過渡金屬摻雜黑磷的磁特性研究
    6.1 引言
    6.2 實驗部分
        6.2.1 過渡金屬磷化物制備
        6.2.2 過渡金屬摻雜黑磷制備
    6.3 過渡金屬摻雜黑磷的特性研究
        6.3.1 XRD分析
        6.3.2 Raman分析
        6.3.3 形貌分析
        6.3.4 磁輸運特性
        6.3.5 磁性來源解釋
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
參考文獻
攻讀博士期間發(fā)表的論文目錄
致謝



本文編號：4036295