二維（Two dimensional,2D）層狀材料由于其新奇和獨特的電子學和光學性質在光電器件如場效應管、晶體管、光伏設備等方面表現(xiàn)出廣闊的應用前景,引起了人們的廣泛關注。在2D材料家族中,層狀過渡金屬硫化物（Transition metal dichalcogenides,TMDCs）以其獨特的晶體結構、廣泛的化學成分和優(yōu)異的物理和化學性質而成為基礎研究和技術應用的熱點。TMDCs是帶隙在1～2.5 eV范圍內的本征半導體,具有很強的光與物質相互作用,高的載流子遷移率以及自旋等特性,因此在光電器件領域有非常大的應用潛力。此外,2D層狀材料的層間是由弱的范德華相互作用連接,且無表面懸掛鍵,有利于制作高質量的范德華同質結和異質結,而不受限于傳統(tǒng)異質結的晶格匹配條件。2D層狀材料的電子學性質可以通過層數(shù)、外界應力、摻雜、界面轉動等進行有效的調控。隨著尺寸的減小,表面原子所占的比例增加,高體表比和高配位缺陷的邊界原子將導致體系自發(fā)弛豫,使得體系處于自平衡態(tài),體系的能量、電荷等將重新分配。此外,在外界微擾的作用下,體系的晶格參數(shù)和能量也會發(fā)生變化,進而改變體系的電子學性質。雖然目前在2D體系... 

【文章來源】：湖南師范大學湖南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：119 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１不同類型２Ｄ納米材料的示意圖［１０］

晶體結構［１５］。２Ｈ－ＭｏＳ２是六方對稱結構，層與層之間是按照ＡＢＡＢ的方式堆垛；??３Ｒ－ＭｏＳ２屬于斜方對稱晶系，層與層之間是按照ＡＢＣＡＢＣ的方式堆垛；１Ｔ－ＭｏＳ２??是八面體配位的四方晶系，如圖１．２所示。當層數(shù)減到單層時，就不存在不同的??堆垛方式，塊體的ＭｏＳ２便切割為單層ＭｏＳ２。??（３?＾?０??＜?ｙ?＜?ｖ?＾?＞－??夏?ｔ?ｘ?ｘ??ｃ?、：４：?：：Ｃ?ｃ?丨京?＇Ｘ??４不機ｉ?ｉ?承??２｜＿｜?（?＾?＾??”?京?３Ｒ?‘??圖１．２不同堆操結構的ＭｏＳ２?［１５］。??２??

子學和光學性質，與受到表面懸掛鍵和陷阱狀態(tài)所困擾的傳統(tǒng)納米結構相反。此??夕卜，由于２Ｄ層狀材料的表面上具有完全飽和的化學鍵，而且相鄰層之間的相互??作用很弱，因此能夠實現(xiàn)有效的分離、混合和匹配，晶格參數(shù)不同的材料可以任??意堆垛而不受晶格匹配限制，具有相當大的自由度。通過堆垛不同結構和不同性??質的納米材料可以得到多樣化的范德華異質結構，實現(xiàn)許多傳統(tǒng)材料不具備的獨??特的性能。??將范德華異質結整合到其他納米材料中最早的嘗試主要集中在２Ｄ層狀材料??和０Ｄ?（等離子體納米晶和量子點等）和１Ｄ納米結構（納米線和納米條帶）的??結合。這些０Ｄ－２Ｄ和１Ｄ－２Ｄ范德華異質結的構建為納米級材料的集成開辟了新??的范例，并成功制備出許多性能優(yōu)異的器件，包括具有超高速或增益的寬帶光電??探測器［２７，２８］以及具有前所未有的速度和靈活性的新一代的原子薄膜晶體管??［２９，３０］。最近，對不同的２Ｄ層狀材料進行堆垛形成的２Ｄ－２Ｄ異質結構和超晶格??在光電器件包括光探測器和晶體管等都表現(xiàn)出非常優(yōu)異的性能［３１，３２］。??


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