二維二硫化鉬的制備與特性研究.pdf

1、二維過(guò)渡金屬硫族化合物材料由于其獨(dú)特的物理特性，使其在場(chǎng)效應(yīng)晶體管、光探測(cè)器、光伏電池等方面具有廣泛的應(yīng)用潛力，并已經(jīng)成為凝聚態(tài)物理的研究熱點(diǎn)。這類材料的典型代表是二維二硫化鉬，它是一種由單層或多層原子構(gòu)成的類石墨烯結(jié)構(gòu)的新型二維層狀化合物。石墨烯是零帶隙材料，不具有半導(dǎo)體特性，而二維二硫化鉬是具有可控帶隙的半導(dǎo)體材料，因此，二維二硫化鉬將在未來(lái)的光電子器件領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。本文主要研究了三種形貌的低維二硫化鉬和兩種形貌的二硫化鉬/二

2、氧化鉬混合層結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)制備，并利用光學(xué)顯微鏡、原子力顯微鏡、掃描電鏡、X射線光電子能譜、拉曼光譜和光致發(fā)光譜對(duì)其形貌、結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性進(jìn)行了表征。
　　我們利用化學(xué)氣相沉積法，并通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)過(guò)程中硫濃度，制備了具有三角形貌、花瓣形貌和樹(shù)叉形貌的MoS2。原子力顯微鏡、掃描電鏡、拉曼光譜和光致發(fā)光譜測(cè)量表明，三角形貌的MoS2是單層或少數(shù)層的二維單晶;花瓣形貌的MoS2存在明顯的晶界，是單層或少數(shù)層的二維多晶;樹(shù)叉形貌的MoS2的拉曼

3、峰與塊體MoS2的拉曼峰一致，且看不到明顯的光致發(fā)光峰。由此可見(jiàn)，在化學(xué)氣相沉積制備二維MoS2的過(guò)程中，硫濃度對(duì)MoS2的形貌有決定性的影響。
　　利用化學(xué)氣相沉積法，并通過(guò)調(diào)整襯底溫度，我們制備了具有四邊形和六邊形兩種形貌的樣品。X射線光電子能譜、掃描電鏡能譜和拉曼譜證明其為二硫化鉬/二氧化鉬混合層結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的樣品中，我們發(fā)現(xiàn)隨著MoS2層拉曼特征峰的波數(shù)差的增加，即MoS2層數(shù)的增加，對(duì)應(yīng)的光致發(fā)光峰并未發(fā)生相應(yīng)的平移，

4、這與SiO2襯底上制備的二維MoS2的結(jié)果不一致。這可能是二硫化鉬/二氧化鉬混合層結(jié)構(gòu)中界面應(yīng)力所致，細(xì)致原因需進(jìn)一步研究。此外，我們討論這兩種形貌的可能形成機(jī)理。
　　利用機(jī)械剝離法，我們已制備出了單層MoS2，并利用光致發(fā)光譜進(jìn)行了驗(yàn)證。以菲涅耳定律為理論基礎(chǔ)，探究了在給定波長(zhǎng)條件下單層MoS2在SiO2/Si、Si、MnGa/GaAs三種不同襯底上的襯度，獲得了樣品襯度達(dá)到最佳時(shí)所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)襯底厚度值，為我們后期的實(shí)驗(yàn)提供理