Cu2-xS和MoS2納米材料的制備及電雙穩(wěn)性能研究.pdf

1、近年來，硫族化合物半導體納米材料由于其優(yōu)異的物理和化學性能吸引了研究人員的廣泛關注，并且應用到了光伏器件、發(fā)光器件、電雙穩(wěn)器件、傳感器件以及生物醫(yī)學等相關領域。因此，有關硫族化合物半導體納米材料的合成也成為研究的熱點，這對拓寬材料的應用領域有非常重要的意義。本論文選取Cu2-xS納米晶和MoS2納米片為研究對象，系統(tǒng)研究了Cu2-xS和MoS2納米材料的可控合成及其在電雙穩(wěn)器件中的應用。
　　首先，采用簡單的“一鍋”法，以脂肪族硫

2、醇作為硫源和表面配體制備了不同形貌和晶相的Cu2-xS納米晶。通過改變脂肪族硫醇的碳鏈長度和反應溫度，使Cu2-xS納米晶的形貌和晶型發(fā)生了明顯變化。當使用八硫醇和十二硫醇作為硫源和表面配體時，在200℃時所制備的產物為單分散的單斜晶系Cu1.94S納米球。然而當以十八硫醇作為硫源和表面活性劑時，在200℃時所制備產物隨著反應時間的延長從四方晶系Cu1.81S轉變到單斜晶系Cu194S，其形貌也從球形逐漸轉變?yōu)楸P狀。而當反應溫度升高到2

3、40℃時所得產物為四方晶系Cu181S納米盤。不同碳鏈長度的脂肪族硫醇對Cu2-xS納米晶的形貌和晶型的影響源于不同鏈長的脂肪族硫醇對納米晶的生長和表面抑制作用不同。另外，我們還用吸收光譜對不同碳鏈長度的硫醇修飾的Cu2-xS納米晶的光學性質進行了研究，結果表明我們所制備的Cu2-xS納米晶在近紅外區(qū)域有明顯的等離子共振吸收(LSPR)特性，這可能是由于在Cu2-xS納米晶中存在多余的銅空位造成的，同時其帶隙也隨著脂肪族硫醇的碳鏈長度不

4、同而發(fā)生改變。
　　然后在成功制備出不同脂肪族硫醇修飾的Cu2-xS納米晶的基礎之上，我們研究了它們的電學特性，結果顯示碳鏈長度越長其導電能力越弱。將不同脂肪族硫醇修飾的Cu2-xS納米晶和共軛聚合物PVK混合作為功能層制備了三明治型結構的電雙穩(wěn)器件。在所制備器件中，十八硫醇修飾的Cu2-xS納米晶具有更明顯的電雙穩(wěn)特性，這是由于更長的碳鏈的脂肪族硫醇使納米晶具有更強的電荷存儲能力。與惰性聚合物PVA復合作為功能層制備的電雙穩(wěn)器件

5、，具有更大的電流開關比，以及更加明顯的負微分電阻效應。除此之外，我們還研究了不同性能的有機材料與十八硫醇修飾的Cu2-xS納米晶復合體系的電雙穩(wěn)器件的性能，結果均表明脂肪族硫醇修飾的Cu2-xS納米晶對器件的電雙穩(wěn)特性具有非常重要的作用。本文利用有機電子學理論模型對器件中的載流子輸運和導電機理進行了探討。
　　采用直接加熱法以十二硫醇作為硫源和表面配體制備了二維MoS2納米片。通過透射電子顯微鏡(TEM)和原子力顯微鏡(AFM)對

6、材料的形貌進行了表征，結果表明所制備的材料為多層片狀結構。X射線粉末衍射（XRD）和拉曼光譜證明了所制備的MoS2的晶型為六方晶系結構。在此基礎之上，我們將MoS2納米片與聚合物PVK作為功能層制備了三明治型結構的電雙穩(wěn)器件，該器件表現出明顯的電雙穩(wěn)特性，利用有機電子學理論模型對器件的載流子傳輸機制進行了解釋，該器件在低導態(tài)時由低電壓時的熱電子發(fā)射模型逐漸轉變?yōu)楦邔B(tài)時的陷阱控制的電荷限制模型，當由低導態(tài)轉變?yōu)楦邔B(tài)時，其導電模型也轉變