類石墨烯二維光電材料的可控制備及其性能研究.pdf

1、隨著石墨烯的發(fā)現(xiàn)以及迅速發(fā)展，類石墨烯材料逐漸被越來越多的人研究和關(guān)注。其中過渡金屬二硫化物以其可調(diào)帶隙結(jié)構(gòu)以及優(yōu)異的光電性能，特別是在半導(dǎo)體領(lǐng)域中的高的載流子遷移率以及大的開關(guān)電流比，使得這類材料逐漸成為一種熱門的研究材料。而拓撲絕緣體，它的體態(tài)是絕緣的，表面態(tài)卻呈現(xiàn)出金屬性，這源于它較強的自旋軌道耦合作用。拓撲絕緣體的探究和發(fā)展將會推動計算機領(lǐng)域的迅速發(fā)展。本文對過渡金屬二硫化物和拓撲絕緣體納米結(jié)構(gòu)的制備、表征進行了系統(tǒng)研究，探索了

2、過渡金屬二硫化物的光電性能和拓撲絕緣體的光響應(yīng)特性，并對獲得的實驗結(jié)果進行了系統(tǒng)分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用熱蒸發(fā)法在不同基底（二氧化硅和藍寶石）上成功地制備出過渡金屬二硫化物（WS2、WSe2）的納米片和大尺寸納米薄膜結(jié)構(gòu)。實驗結(jié)果表明，過渡金屬二硫化物在藍寶石基底上更容易獲得優(yōu)異的納米結(jié)構(gòu)，這跟藍寶石基底在實驗過程中形成的結(jié)構(gòu)有關(guān)。實驗得到的納米結(jié)構(gòu)的尺寸非常大，達到了微米甚至是厘米級別。同時我們對其生長演化機制也進

3、行了探究。采用開爾文力顯微鏡、拉曼光譜、掃描電子顯微鏡等表征手段對制備的樣品進行了系統(tǒng)的研究。過渡金屬二硫化物作為新型半導(dǎo)體光電材料，探究其光電性能具有非常重要的現(xiàn)實意義。同時我們對得到的樣品的表面電勢分布以及光致發(fā)光性能進行了研究，并嘗試解釋其產(chǎn)生相應(yīng)現(xiàn)象的原因。⑵首先采用熱蒸發(fā)法成功制備出測試需要的拓撲絕緣體納米材料。然后利用自制三電極光電測試系統(tǒng)探究其光響應(yīng)性能。通過對比Bi2Se3塊體和Bi2Se3納米片在模擬太陽光下的光響應(yīng)數(shù)

4、據(jù)，確定Bi2Se3納米片具有更好的導(dǎo)電性、光響應(yīng)循環(huán)穩(wěn)定性以及大的電流差。利用單色光源對Bi2Se3納米片的光響應(yīng)性能進行光響應(yīng)的重復(fù)實驗。發(fā)現(xiàn)其在光源波長為455 nm時，具有最高的靈敏性，此時暗電流比在模擬太陽光下的暗電流低。在波長為655 nm的光源下時，其靈敏性高于模擬太陽光條件下的靈敏性，而低于波長455 nm時的靈敏性，但是此時的暗電流在測試的數(shù)據(jù)中最小。同時，我們也測試了Bi2Te3的光響應(yīng)特性。實驗結(jié)果表明，拓撲絕緣體