1、近年來(lái)，Ⅳ-Ⅵ族二維材料（Ⅳ族:Sn、Ge，Ⅳ族:S、Se、Te）作為繼過(guò)渡金屬硫?qū)倩衔?TMD)之后二維家庭的新成員，具有結(jié)構(gòu)多樣、吸光能力強(qiáng)、光電特性優(yōu)異、地球儲(chǔ)量豐富、無(wú)毒環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，受到科研人員越來(lái)越多的關(guān)注。這類材料中，最具代表性的是SnS和SnS2。SnS為p-型二維半導(dǎo)體，結(jié)構(gòu)屬于正交晶系，其光吸收系數(shù)大(～105cm-1)，空穴遷移率高(～100cm2V-1s-1)，具有很強(qiáng)的各向異性電學(xué)、光學(xué)和熱電性質(zhì);SnS2為n

2、-型二維半導(dǎo)體，結(jié)構(gòu)屬于六方晶系，其遷移率可達(dá)～230cm2V1s-1，同時(shí)具有優(yōu)異的光電探測(cè)性能。雖然針對(duì)SnS和SnS2的研究工作已經(jīng)不少，但是高質(zhì)量少層SnS和SnS2材料的可控制備方法依然缺乏，SnS薄片各向異性的研究仍不系統(tǒng)，其厚度依賴關(guān)系仍不明確;更重要的是，雖然SnS和SnS2分別為p和n型半導(dǎo)體，但由于屬于不同的晶格結(jié)構(gòu)，直接生長(zhǎng)制備基于SnS和SnS2組成的異質(zhì)結(jié)仍是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。在此背景下，本論文針對(duì)SnS和SnS

3、2的生長(zhǎng)制備、SnS的各向異性拉曼光譜、SnS2/SnS異質(zhì)結(jié)的制備及其光電性質(zhì)，開展了較為系統(tǒng)的研究，主要內(nèi)容概述如下:
　　在第一章中，我們首先介紹了Ⅳ-Ⅵ族二維材料的概況和發(fā)展過(guò)程。隨后，我們對(duì)SnS的各向異性電學(xué)和Raman性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹，并且對(duì)SnS和SnS2的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、制備方法和器件應(yīng)用等進(jìn)行了闡述。最后，我們簡(jiǎn)述了本論文的研究的動(dòng)機(jī)和內(nèi)容。
　　在第二章中，我們系統(tǒng)研究了SnS薄片各向異性拉曼光譜隨厚度的

4、變化。我們采用物理氣相沉積的方法，成功制備了不同厚度的SnS薄片，并結(jié)合AFM和TEM表征，證實(shí)了SnS的單晶結(jié)構(gòu)和良好的表面形貌。在此基礎(chǔ)上我們通過(guò)角度分辨的Raman光譜，研究了SnS的各向異性和厚度依賴的拉曼光譜性質(zhì)。結(jié)果發(fā)現(xiàn):B3g和Ag模式都存在各向異性，但是展現(xiàn)完全不同的各向異性厚度依賴關(guān)系。具體地，B3g模式的各向異性不隨厚度發(fā)生變化，而Ag(192.0cm-1)模式卻有顯著的厚度依賴特性。在514nm激發(fā)下和平行配置時(shí)，

5、隨著厚度的減小，Ag峰的強(qiáng)度最大值從armchair方向變換到zigzag方向，這一結(jié)果可以用SnS吸收導(dǎo)致的復(fù)數(shù)Raman張量元來(lái)解釋;在垂直配置時(shí)，Ag峰的強(qiáng)度沿著45°(225°)和135°(315°)方向呈現(xiàn)出不同的大小。
　　在第三章中，我們采用SnS和S作為前驅(qū)物，利用二者蒸汽濃度的相對(duì)大小實(shí)現(xiàn)SnS和SnS2生長(zhǎng)的切換，成功用一步CVD方法生長(zhǎng)出了SnS2/SnS異質(zhì)結(jié)。Raman、AFM、TEM表征都表明，異質(zhì)結(jié)是

6、由塔狀的SnS2（六方晶系）生長(zhǎng)在菱形的SnS（正交晶系）表面形成，我們提出了一種可能的生長(zhǎng)機(jī)理并對(duì)其進(jìn)行分析討論?；谏L(zhǎng)出來(lái)的高質(zhì)量SnS2/SnS異質(zhì)結(jié)，經(jīng)過(guò)三步的電子束光刻(EBL)和濺射鍍膜的工藝，我們成功制備了異質(zhì)結(jié)電極器件，經(jīng)過(guò)測(cè)試研究發(fā)現(xiàn)SnS2/SnS異質(zhì)結(jié)呈現(xiàn)優(yōu)異的光電響應(yīng)性能:光響應(yīng)度可達(dá)27.7A/W，并實(shí)現(xiàn)了2.2×103的開關(guān)比和2.1×1010Jones的比探測(cè)率。
　　在第四章中，我們通過(guò)不同的條件

7、來(lái)調(diào)控硫錫化合物的CVD生長(zhǎng)。我們?cè)O(shè)計(jì)了襯底高溫和預(yù)先制備成核點(diǎn)的策略，成功制備出尺寸超過(guò)150μm的SnS2薄片;發(fā)展了一種制備SnS2薄片光電探測(cè)器件的方法，器件比探測(cè)率可以達(dá)到2.0×1010Jones。我們借助提高襯底溫度和滴加CuPC輔助成核，實(shí)現(xiàn)了高結(jié)晶質(zhì)量的p型Sn2S3納米線的可控制備。此外，我們還通過(guò)在SnS生長(zhǎng)過(guò)程中升高襯底溫度和通入H2兩種策略，實(shí)現(xiàn)了SnS在紅外波段的發(fā)光。經(jīng)過(guò)表征，我們發(fā)現(xiàn)SnS熒光性質(zhì)的改變與