二維二硫化鉬的制備與特性研究.pdf

1、二維過渡金屬硫族化合物材料由于其獨特的物理特性，使其在場效應晶體管、光探測器、光伏電池等方面具有廣泛的應用潛力，并已經成為凝聚態(tài)物理的研究熱點。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成的類石墨烯結構的新型二維層狀化合物。石墨烯是零帶隙材料，不具有半導體特性，而二維二硫化鉬是具有可控帶隙的半導體材料，因此，二維二硫化鉬將在未來的光電子器件領域有著廣泛的應用。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、氧化鉬混合層結構的生長制備，并利用光學顯微鏡、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)光譜對其形貌、結構和光學特性進行了表征。
　　我們利用化學氣相沉積法，并通過調節(jié)反應過程中硫濃度，制備了具有三角形貌、花瓣形貌和樹叉形貌的MoS2。原子力顯微鏡、掃描電鏡、拉曼光譜和光致發(fā)光譜測量表明，三角形貌的MoS2是單層或少數層的二維單晶;花瓣形貌的MoS2存在明顯的晶界，是單層或少數層的二維多晶;樹叉形貌的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，在化學氣相沉積制備二維MoS2的過程中，硫濃度對MoS2的形貌有決定性的影響。
　　利用化學氣相沉積法，并通過調整襯底溫度，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/二氧化鉬混合層結構。這種結構的樣品中，我們發(fā)現隨著MoS2層拉曼特征峰的波數差的增加，即MoS2層數的增加，對應的光致發(fā)光峰并未發(fā)生相應的平移，

4、這與SiO2襯底上制備的二維MoS2的結果不一致。這可能是二硫化鉬/二氧化鉬混合層結構中界面應力所致，細致原因需進一步研究。此外，我們討論這兩種形貌的可能形成機理。
　　利用機械剝離法，我們已制備出了單層MoS2，并利用光致發(fā)光譜進行了驗證。以菲涅耳定律為理論基礎，探究了在給定波長條件下單層MoS2在SiO2/Si、Si、MnGa/GaAs三種不同襯底上的襯度，獲得了樣品襯度達到最佳時所對應的最優(yōu)襯底厚度值，為我們后期的實驗提供理