本文關(guān)鍵詞：薄層二硫化鉬的電催化性能及FET器件研究

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【摘要】：能源環(huán)境的危機(jī)以及人們對高性能材料的需求促使人們尋求清潔、高效以及高性能的新材料。自2004年英國科學(xué)家Geim研究組通過微機(jī)械剝離的方法獲得單層石墨烯以來,由于其優(yōu)異的物理及化學(xué)特性備受關(guān)注,并且在微電子器件、能源存儲轉(zhuǎn)化等方面具有廣泛應(yīng)用,使得具有優(yōu)異電學(xué)和光學(xué)性能的層狀二維材料得到廣泛探究。過渡族金屬硫?qū)倩衔锏慕Y(jié)構(gòu)與石墨烯類似,層內(nèi)為強(qiáng)的共價鍵鍵合,層間為van der Waals鍵鍵合,這樣的結(jié)構(gòu)使它能夠被剝離為薄層甚至是單層。MoS2在塊材時是一種間接帶隙半導(dǎo)體,帶隙大小為1.3 eV,當(dāng)層數(shù)減小時,其帶隙逐漸增大,并且在單層時其帶隙轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋?帶隙大小為1.95 eV。由于MoS2具有優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、化學(xué)物理性質(zhì),已廣泛應(yīng)用于場效應(yīng)晶體管、光電器件、能量存儲和電化學(xué)催化等方面。MoS2應(yīng)用在電化學(xué)析氫催化劑時,其催化活性位點位于MoS2納米片的邊緣,而MoS2納米片的內(nèi)部是催化惰性的。此外,二硫化鉬是半導(dǎo)體,其導(dǎo)電性能有限。因此,要提高二硫化鉬的催化性能,需提高其導(dǎo)電性能,減少MoS2的堆疊,使更多的催化活性位點暴露出來。而在場效應(yīng)晶體管中,MoS2是一個有望替代硅材料的新材料。但是目前二硫化鉬制作的背柵極場效應(yīng)晶體管室溫遷移率在10-1至101 cm2V-1s-1級,急需提高其性能。本文首先通過固相法制備了金屬性的NbSe2納米帶,之后將NbSe2為支撐材料,通過水熱的方法在NbSe2納米帶的表面外延生長MoS2納米片,得到復(fù)合核殼結(jié)構(gòu)的納米帶。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)有效的減少了二硫化鉬的堆疊效應(yīng),使更多的催化活性位點暴露出來,而且金屬性的二硒化鈮可以提高材料的導(dǎo)電性,從而提高樣品的電催化產(chǎn)氫效率。通過SEM、TEM、XRD、XPS等方法表征樣品的結(jié)構(gòu)和成分。通過固相反應(yīng)法制備二硫化鉬納米片,再壓片后通過二次燒結(jié)的方法獲得大尺寸多晶二硫化鉬。這是一種極其簡單并可大量制備多晶二硫化鉬的方法。樣品經(jīng)微機(jī)械剝離,獲得薄層MoS2用于制作背柵極場效應(yīng)晶體管,研究其室溫和低溫下的輸運性能。通過XRD、TEM、XPS、Raman和PL等表征樣品的結(jié)構(gòu)和成分。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ136.12;O643.36

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本文編號：1272443