單層二硫化鉬的制備及光學性質研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、二硫化鋁作為一種高級固體潤滑劑和催化劑而被人們廣泛研究,近年來隨著石墨烯為代表的二維材料的發(fā)現(xiàn),二硫化鉬以其許多卓越的性質再次受到世人的關注。尤其當它減為單層時,擁有約1.8 eV的直接帶隙,彌補了石墨烯零帶隙的不足。本文主要內(nèi)容是探究用化學氣相沉積法生長單層二硫化鉬的最佳條件,并且研究在不同氣氛中退火和轉移到不同襯底上對樣品的熒光光譜和拉曼光譜的影響。
  本文第一章系統(tǒng)介紹了二硫化鉬的基本性質,其中包括晶體結構、電子結構和光學

2、性質,總結了類石墨烯二硫化鉬在場效應晶體管、傳感器、電池電極材料和谷電子學等領域中的應用。同時,綜述了目前制備類石墨烯二硫化鉬比較常見的幾種方法,其中包括微機械力剝離和鋰離子插層為代表的“自上而下”的制備方法,和以化學氣相沉積為主的“自下而上”的合成方法。
  本文的第二章詳細介紹了本工作中所使用材料、CVD制備設備和表征技術,這些表征技術包括光學顯微鏡、原子力顯微鏡、熒光光譜和拉曼光譜等。
  第三章研究了CVD生長條件對

3、類石墨烯二硫化鉬制備的影響,這些條件包括生長溫度、生長氣氛和反應時間等八個方面進行詳細探究,從而總結出用化學氣相沉積法生長單層二硫化鉬的最佳條件,并對所獲得單層二硫化鉬的進行表征。
  第四章中我們研究了不同退化條件對單層二硫化鉬的光學性質的影響。我們發(fā)現(xiàn)在低真空350℃環(huán)境下退火半小時后,樣品的光致發(fā)光(PL)光譜強度增強約20倍,并伴隨有40 meV的藍移。我們認為峰位的藍移是由于O2和H2O的吸附引入P型摻雜,轉移了大量的平

4、衡電子,從而使光致發(fā)光過程由帶電激子輻射復合為主導向中性激子輻射復合為主導轉化。熒光強度增強的原因有兩個:一是由于平衡電子密度降低后,無輻射復合過程被壓制;二是退完火后樣品表面產(chǎn)生大量空位等缺陷,這些位置容易和自由電子和帶電激子結合產(chǎn)生穩(wěn)定的局域化中性激子。
  第五章我們用化學氣相沉積法在藍寶石和石英襯底上也生長出高質量的單層二硫化鉬,并且成功地將在SiO2/Si襯底上生長的單層二硫化鋁轉移到新的的SiO2/Si襯底和Au膜上,

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