類(lèi)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(lèi)石墨烯材料逐漸被越來(lái)越多的人研究和關(guān)注。其中過(guò)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(kāi)關(guān)電流比，使得這類(lèi)材料逐漸成為一種熱門(mén)的研究材料。而拓?fù)浣^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(qiáng)的自旋軌道耦合作用。拓?fù)浣^緣體的探究和發(fā)展將會(huì)推動(dòng)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的迅速發(fā)展。本文對(duì)過(guò)渡金屬二硫化物和拓?fù)浣^緣體納米結(jié)構(gòu)的制備、表征進(jìn)行了系統(tǒng)研究，探索了

2、過(guò)渡金屬二硫化物的光電性能和拓?fù)浣^緣體的光響應(yīng)特性，并對(duì)獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)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(lán)寶石）上成功地制備出過(guò)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，過(guò)渡金屬二硫化物在藍(lán)寶石基底上更容易獲得優(yōu)異的納米結(jié)構(gòu)，這跟藍(lán)寶石基底在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中形成的結(jié)構(gòu)有關(guān)。實(shí)驗(yàn)得到的納米結(jié)構(gòu)的尺寸非常大，達(dá)到了微米甚至是厘米級(jí)別。同時(shí)我們對(duì)其生長(zhǎng)演化機(jī)制也進(jìn)

3、行了探究。采用開(kāi)爾文力顯微鏡、拉曼光譜、掃描電子顯微鏡等表征手段對(duì)制備的樣品進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。過(guò)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(shí)意義。同時(shí)我們對(duì)得到的樣品的表面電勢(shì)分布以及光致發(fā)光性能進(jìn)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(cè)試需要的拓?fù)浣^緣體納米材料。然后利用自制三電極光電測(cè)試系統(tǒng)探究其光響應(yīng)性能。通過(guò)對(duì)比Bi2Se3塊體和Bi2Se3納米片在模擬太陽(yáng)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(duì)Bi2Se3納米片的光響應(yīng)性能進(jìn)行光響應(yīng)的重復(fù)實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)其在光源波長(zhǎng)為455 nm時(shí)，具有最高的靈敏性，此時(shí)暗電流比在模擬太陽(yáng)光下的暗電流低。在波長(zhǎng)為655 nm的光源下時(shí)，其靈敏性高于模擬太陽(yáng)光條件下的靈敏性，而低于波長(zhǎng)455 nm時(shí)的靈敏性，但是此時(shí)的暗電流在測(cè)試的數(shù)據(jù)中最小。同時(shí)，我們也測(cè)試了Bi2Te3的光響應(yīng)特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，拓?fù)浣^緣體