黑磷二維材料的制備及其光電特性表征.pdf

1、類石墨烯二維材料因其獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)和物理特性，在半導(dǎo)體電子學(xué)、能源材料以及催化等領(lǐng)域得到廣泛而深入的研究。在半導(dǎo)體光電子領(lǐng)域，電子遷移率極高的石墨烯和開關(guān)特性優(yōu)異的過渡金屬硫化物分別在高頻器件和低功耗器件中具備良好的應(yīng)用前景，但尋找一種能兼具兩者優(yōu)點(diǎn)的材料體系仍然是二維材料研究中的熱點(diǎn)。黑磷晶體是一種半導(dǎo)體性的范德華層狀材料，其電子結(jié)構(gòu)呈顯著的層數(shù)依賴關(guān)系，且具備良好的電輸運(yùn)特性，因而能成為二維材料中繼石墨烯和過渡金屬硫化物之后重要補(bǔ)充

2、;并且黑磷具備獨(dú)特的各向異性光電特性，在各向異性納米光電子器件中具備良好的應(yīng)用前景。本文以探究新型二維層狀材料黑磷的光電特性為目的，主要圍繞不同層厚黑磷晶體的制備及其表征開展研究。主要研究工作如下:
　　本文研究了不同層厚黑磷晶體的制備與光電特性。通過機(jī)械剝離的方法制備了不同層厚的薄層黑磷晶體，并探索了合適的等離子體輔助刻蝕條件，提高薄層黑磷晶體的制備效率。通過原子力顯微鏡的佐證，我們系統(tǒng)研究了拉曼特征峰位和峰強(qiáng)度隨層數(shù)的變化關(guān)系

3、;提取了不同層厚黑磷晶體的光學(xué)襯度譜，從而發(fā)展了快速無損的光學(xué)表征手段來判定薄層黑磷晶體的層數(shù)。研究常溫下薄層黑磷晶體的光致發(fā)光特性，確定了單雙層黑磷晶體分別位于1.65 eV和2.15 eV的熒光峰，佐證了黑磷晶體從紅外和可見光區(qū)的寬帶隙調(diào)控能力。
　　我們研究了薄層黑磷晶體的各向異性光電特征。結(jié)合透射電鏡和角分辨拉曼光譜，將角度依賴的特征拉曼光譜與黑磷晶體取向關(guān)聯(lián)，從而可以通過辨識(shí)拉曼峰強(qiáng)隨激光偏振方向與晶向的變化關(guān)系來判定黑