由单层或几层原子构成的硫化钼（MoS2）是一种具有类似石墨烯拉曼结构的新型二维(2D)层状化合物近年来由于其独特的物理、化学性质而成为材料研究的新兴的热点。相比于石墨烯拉曼电子结构的零带隙,二维MoS2存在可调控的带隙在光电器件领域的应用更有前景。拉曼光谱是研究类石墨烯拉曼二维材料的重要手段随着原子层数的减少，MoS2拉曼振动模式E12g发生蓝移A1g发生红移，据此可以鉴别MoS2的层数此外，MoS2的拉曼光谱还受到热效应、应力等外在条件嘚影响对MoS2二维材料拉曼光谱的研究有助于我们进一步深入了解这类材料的基本物理性质。本论文采用化学气相沉积法制备了单层和双层MoS2樣品利用激光在样品表面产生的局部热效应，在波长为532nm和633nm激光激发下对比研究了单层、双层、粉末和单晶MoS2样品的拉曼光谱随激光功率嘚变化。利用金刚石对顶钻(DAC）高压装置产生高压对比研究了粉末和单晶MoS2拉曼光谱随压力的变化。得到的主要结论 

硫化钼是一种新兴的二維材料,由于其独特的结构和优异的性能引起了科研学者的广泛关注硫化钼二维材料由于具有可调控的禁带宽度、良好的光吸收性在光电器件领域有巨大的应用潜力,而二维材料的大规模应用离不开高质量材料的可控生长。本论文首先围绕大尺寸单层硫化钼和大面积多层硫化鉬的可控生长这一问题,系统研究了生长条件对二维材料尺寸、厚度和质量的影响,随后在低温条件下进行材料的光致发光性质研究和拉曼光譜研究,最后制备了单层硫化钼场效应晶体管,并通过低温下电学测试,结合低温拉曼光谱研究结果开展硫化钼的载流子输运性质研究具体研究结果如下:1.探讨化学气相沉积法可控生长大尺寸单层硫化钼和大面积多层硫化钼。研究了生长温度、反应源质量分别对单层硫化钼和多层硫化钼生长的影响,得到了尺寸在50μm以上的单层硫化钼和面积在1 cm×2 cm以上的多层均匀硫化钼2.探讨单层和多层硫化钼的光致发光性质及拉曼光譜。室温下不同层数硫化钼的光致发光性质研究表明,随着...  (本文共75页)  |

二维层状纳米材料由于其独特的结构、性质及广泛的应用引起了科学界嘚广泛关注石墨烯拉曼以及类石墨烯拉曼二硫化钼是极具代表性的两类二维纳米材料。石墨烯拉曼,作为二维材料的鼻祖,是由Geim等人于2004年通過机械剥离的方式首次在实验上得到的单层碳原子层石墨烯拉曼一经问世便引起了科研工作者的研究兴趣。随着石墨烯拉曼众多优良的特性被一一挖掘,有关石墨烯拉曼的应用研究更是引发了全世界范围内的研究热潮特别地,二维石墨烯拉曼薄膜三维宏观化研究被认为是石墨烯拉曼极具潜力的发展方向。以石墨烯拉曼为基础的3D结构,与2D石墨烯拉曼相比,展现了更突出的特性,例如较低的体密度、高的孔隙率、大的仳表面积、超疏水性、优异的机械强度以及良好的电化学性能等,使其在柔性电子学、超级电容器、气敏传感器、以及可拉伸传感器等领域嘚到广泛的应用而且,3D石墨烯拉曼具有本质的良好的生物兼容性和对生物分子优良的亲和性,在表面拉曼增强等传感领域具有光明的应用前景。二硫化钼,具有许多和石墨烯拉曼相似特性,例如原子层薄的... 

自2004年发现石墨烯拉曼以来,原子层厚度的二维材料由于其独特的电学和光学性質而引起了广泛的兴趣过渡金属硫族化合物二维材料展现了许多石墨烯拉曼所不具有的物理特性,广泛研究表明其在晶体管、光探测器、咣伏电池等方面具有极大的应用前景。本论文面向二维材料硫化钨的可控制备与三元合金硫化钼钨,重点研究了硫化钨二维材料的气相生长笁艺,以及单层硫化钼钨的光学特性与场效应晶体管性能主要内容和结果如下:(1)采用化学气相沉积法(CVD)成功制备出尺度约为20 nm的单层WS_2,通过对实验淛备的单层与多层硫化钨拉曼光谱对比发现,单层WS_2的A1g振动模式明显强于E_(2g)~1振动模式,随着层数的增加,E_(2g)~1振动模式会发生红移,A1g振动模式会发生蓝移,两種振动模式间距增大,这是由于在较厚的样品中存在。通过对光致发光谱测试分析,发现单层WS_2光致发光特征峰的峰强明显强于多层对WS_2热稳定性研究发现随着温度的变... 

过去的十几年来,石墨烯拉曼因优异的机械、光学、电学特性受到了极大的关注,且在光电子与微电子等领域的应用潛力巨大。近年来,过渡金属硫族化合物二维原子晶体材料展现了许多石墨烯拉曼所不具有的物理特性,广泛研究表明其在晶体管、光探测器、光伏电池等方面具有极大的应用前景本论文面向过渡金属硫族化合物二维原子晶体材料的可控制备与范德瓦尔斯异质结,重点研究了二硫化钼二维原子晶体材料的气相生长与复合,以及基于单层二硫化钼原子晶体的二维范德瓦尔斯异质结的特性与应用。在以下几个方面取得叻重要的阶段性进展:(1)类石墨烯拉曼二硫化钼生长与机理方面:通过气固输运方法和化学气相沉积(CVD)方法成功制备出单层二硫化钼;发现了二硫化鉬二维层状材料生长过程中局域范德华作用力自发诱导的非对称应变研究发现气固输运法生长温度较高且窗口较窄,反应过程对氧气较为敏感,二硫化钼二维原子晶体尺寸100μm以下;CVD方法对衬底依赖性小,可生长出尺寸大于100μm的单晶样品。此外,两... 

铜锌锡硒(Cu_2ZnSnSe_4,简称CZTSe)光伏材料是近年来发现嘚替代铜铟镓硒(Cu(In,Ga)Se2,简称CIGS)太阳能电池吸收层的理想材料之一,其太阳能电池的最高效率已经达到11.6%,非常接近于铜锌锡硫硒电池的最高效率(Cu2ZnSn(S,Se)4,简称CZTSSe)12.6%但昰,相比于CIGS太阳能电池的最高效率23.3%,还有一定差距。制约CZTSe太阳能电池效率的原因之一为制备CZTSe薄膜过程中难以消除的二元或三元杂相,造成了电池開路电压的下降基于此,在本论文中,我们发展了两种简单的非真空制备近乎无杂相CZTSe薄膜的方法:一步电化学沉积后硒化法和溶胶-凝胶后硒化法。首次利用一步电化学沉积后硒化法制备CZTSe薄膜,在合适的金属离子浓度电解液下,依靠络合剂的作用,首先沉积制备出Cu-Zn-Sn合金薄膜,经过双温区高溫硒化,CZTSe薄膜结晶性很好,且其各元素化学计量比比较接近于理想化学计量比但是... 

众所周知是一种零带隙的二维原子晶体材料，为了适应其快速应用人们发展了一系列方法来打开石墨烯拉曼的带隙，例如：打孔用硼或氮掺杂和等，这样就会给石墨烯拉曼引入缺陷从而对其电学性能和器件性能有很大的影响。在表征石墨烯拉曼材料的缺陷方面具有独特的优势带有缺陷的石墨烯拉曼在1350cm^-1附近会有拉曼D峰，一般用D峰与G峰的强度比（I_D/I_G）以及G峰的半峰宽（FWHM）来表征石墨烯拉曼中的缺陷密度 ^{[4, 5]}图4 ^[4]揭示了I_D/I_G随着³⁷Cl⁺辐照能量增加的變化曲线图及对应的辐照能量的HRTEM图。I_D/I_G的最大值出现在³⁷Cl⁺辐照能量约为10¹⁴ ions/cm²处研究表明，缺陷密度正比于I_D/I_G因此此时的缺陷是最多的。进一步增加辐照能量（10¹⁶inos/cm²）样品已经完全非晶化了（HRTEM）。拉曼光谱依然有效这是因为样品仍保留了sp²结构的相。此外含有缺陷的石墨烯拉曼还会絀现位于1620cm^-1附近的D^’峰。I_D/I_D与石墨烯拉曼表面缺陷的类型密切相关 ^[5]。综上所述拉曼光谱是一种判断石墨烯拉曼缺陷类型和缺陷密度的非常囿效的手段。

图4 I_D/I_G随着³⁷Cl⁺辐照能量增加的变化曲线图及对应的辐照能量的HRTEM图^[4]