單層二硫化鉬的制備及光學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、二硫化鋁作為一種高級固體潤滑劑和催化劑而被人們廣泛研究，近年來隨著石墨烯為代表的二維材料的發(fā)現(xiàn)，二硫化鉬以其許多卓越的性質(zhì)再次受到世人的關(guān)注。尤其當(dāng)它減為單層時，擁有約1.8 eV的直接帶隙，彌補了石墨烯零帶隙的不足。本文主要內(nèi)容是探究用化學(xué)氣相沉積法生長單層二硫化鉬的最佳條件，并且研究在不同氣氛中退火和轉(zhuǎn)移到不同襯底上對樣品的熒光光譜和拉曼光譜的影響。
　　本文第一章系統(tǒng)介紹了二硫化鉬的基本性質(zhì)，其中包括晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)

2、性質(zhì)，總結(jié)了類石墨烯二硫化鉬在場效應(yīng)晶體管、傳感器、電池電極材料和谷電子學(xué)等領(lǐng)域中的應(yīng)用。同時，綜述了目前制備類石墨烯二硫化鉬比較常見的幾種方法，其中包括微機械力剝離和鋰離子插層為代表的“自上而下”的制備方法，和以化學(xué)氣相沉積為主的“自下而上”的合成方法。
　　本文的第二章詳細(xì)介紹了本工作中所使用材料、CVD制備設(shè)備和表征技術(shù)，這些表征技術(shù)包括光學(xué)顯微鏡、原子力顯微鏡、熒光光譜和拉曼光譜等。
　　第三章研究了CVD生長條件對

3、類石墨烯二硫化鉬制備的影響，這些條件包括生長溫度、生長氣氛和反應(yīng)時間等八個方面進(jìn)行詳細(xì)探究，從而總結(jié)出用化學(xué)氣相沉積法生長單層二硫化鉬的最佳條件，并對所獲得單層二硫化鉬的進(jìn)行表征。
　　第四章中我們研究了不同退化條件對單層二硫化鉬的光學(xué)性質(zhì)的影響。我們發(fā)現(xiàn)在低真空350℃環(huán)境下退火半小時后，樣品的光致發(fā)光(PL)光譜強度增強約20倍，并伴隨有40 meV的藍(lán)移。我們認(rèn)為峰位的藍(lán)移是由于O2和H2O的吸附引入P型摻雜，轉(zhuǎn)移了大量的平

4、衡電子，從而使光致發(fā)光過程由帶電激子輻射復(fù)合為主導(dǎo)向中性激子輻射復(fù)合為主導(dǎo)轉(zhuǎn)化。熒光強度增強的原因有兩個:一是由于平衡電子密度降低后，無輻射復(fù)合過程被壓制;二是退完火后樣品表面產(chǎn)生大量空位等缺陷，這些位置容易和自由電子和帶電激子結(jié)合產(chǎn)生穩(wěn)定的局域化中性激子。
　　第五章我們用化學(xué)氣相沉積法在藍(lán)寶石和石英襯底上也生長出高質(zhì)量的單層二硫化鉬，并且成功地將在SiO2/Si襯底上生長的單層二硫化鋁轉(zhuǎn)移到新的的SiO2/Si襯底和Au膜上，