石墨烯和二硫化鉬的CVD法制備及其光學(xué)性能的研究.pdf

1、二維材料是一類新興的納米材料，由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。二維材料被認(rèn)為在高頻電學(xué)器件、透明電極、儲(chǔ)能、生物醫(yī)藥以及復(fù)合材料等領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力。而二維材料的大規(guī)模應(yīng)用離不開大面積、高質(zhì)量的可控制備。
　　本論文主要圍繞大尺寸、單晶石墨烯和二硫化鉬的可控制備這一問題，以化學(xué)氣相沉積法為手段，制備了石墨烯、二硫化鉬以及二硫化鉬/石墨烯異質(zhì)結(jié)。系統(tǒng)研究了制備過程中，生長工藝以及生長參數(shù)對(duì)二維材料尺寸、層厚和結(jié)

2、晶質(zhì)量的影響，以及石墨烯的硫化、MoS2/石墨烯異質(zhì)結(jié)的光致發(fā)光性能，并提出了利用光學(xué)顯微鏡得到的對(duì)比度數(shù)據(jù)得知二維材料的尺寸、層數(shù)等信息的方法。具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)研究了CVD法制備石墨烯過程中，生長工藝以及生長參數(shù)對(duì)所制備的石墨烯尺寸及厚度的影響，對(duì)所得的石墨烯樣品進(jìn)行了形貌及物性表征。探究了CVD制備的生長工藝和生長參數(shù):襯底的清洗、退火和溫度;氣源濃度對(duì)石墨烯生長的影響，包括甲烷和氫氣的濃度。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)氣源濃度對(duì)石

3、墨烯的層厚影響較為關(guān)鍵，通過調(diào)控生長參數(shù)，在銅箔表面得到了面積較大的雙層石墨烯，并對(duì)其生長機(jī)理進(jìn)行了分析和解釋。
　　(2)研究了CVD法制備單層MoS2以及MoS2/石墨烯異質(zhì)結(jié)。研究了生長溫度、生長時(shí)間以及反應(yīng)源的濃度對(duì)單層MoS2生長的影響，得到了單晶尺寸在40μm以上的單層MoS2薄膜。在石墨烯表面采用CVD法生長出了MoS2/石墨烯異質(zhì)結(jié)，通過各種表征手段分析了二硫化鉬在石墨烯表面的生長模式、表面形貌、層厚等。研究了石墨

4、烯受到硫化對(duì)其晶格結(jié)構(gòu)以及缺陷的影響。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)石墨烯可以改變二硫化鉬的能帶結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)二硫化鉬的光致發(fā)光具有猝滅作用。
　　(3)根據(jù)菲涅爾原理，采用光學(xué)薄膜等效的方法，計(jì)算了二維材料樣品在不同厚度的二氧化硅/硅襯底上，不同的入射光下，其相對(duì)于襯底的對(duì)比度變化。并利用CVD制備的MoS2和MoS2/石墨烯異質(zhì)結(jié)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，我們可以在不需要使用原子力顯微鏡和拉曼光譜儀的情況下，采用光學(xué)顯微鏡精確的表征二維材