二维二硒化钼的制备及其光学性能的研究

论文摘要

二硒化钼作为一种新兴的二维材料,其独特的能带结构和优异的机械性能引起了人们极大的关注,已有研究表明它在光电领域中存在着巨大的应用潜能。但目前由于制备方法的不成熟,它的实际应用仍然很难实现。针对于此,本文详细研究了其化学气相沉积（CVD）的制备方法,探讨了其中二硒化钼的辅助生长和形状、尺寸及层数的可控制备。具体如下:1、采用控制变量法对生长条件、衬底和前驱体三个方面辅助二硒化钼生长的可能性进行了探索,重点研究了:（1）H2对单层二硒化钼生长的影响规律:加入H2后促进了反应过程中的还原和硒化,同时减小了中间产物或副产物的生成,衬底上明显更容易生长出单层二硒化钼。（2）衬底对单层二硒化钼生长的影响规律:采用斜置face-down的SiO2/Si片为衬底,加大了衬底表面气流量从而减小了边界层厚度,增大薄膜沉积速率,使生长单层二硒化钼更简单、更均匀。（3）钠盐NaCl对单层二硒化钼生长的影响规律:Mo03中加入NaCl后加快了 Mo03的升华和其硒化的速率,衬底上生长的单层二硒化钼明显更多更密集。同时对于生长出的样品进行了诸如原子力显微镜、光致发光光谱等多种表征手段的测试,证明了它为严格的单层并且具有良好的均匀性、合理的化学计量比以及优秀的发光效率。2、形状、尺寸及层数的可控制备。在辅助生长条件下进一步研究二硒化钼的可控制备。通过调节H2含量和生长时间实现对二硒化钼形状的控制,并对这种形状演化的机理展开了探讨;通过调节气流量和NaCl用量实现对二硒化钼尺寸的控制,最大尺寸能得到约120 μm的三角形单层单晶、约150 μm的六边形单层单晶和横向尺寸约300 μm单层连续膜;最后通过调节衬底与Mo03/NaCl的垂直距离实现对二硒化钼层数的控制。图54幅,表3个,参考文献56篇。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
•   1.1 摩尔定律的延续
•   1.2 过渡金属硫化物（TMDCs）
•     1.2.1 TMDCs的结构和性质
• 2）'>    1.2.2 二硒化钼（MoSe₂）
• 2的合成方法'>  1.3 MoSe₂的合成方法
•     1.3.1 机械剥离法
•     1.3.2 水热法
•     1.3.3 胶体法
•     1.3.4 分子束外延法（MBE）
•     1.3.5 化学气相沉积法（CVD）
•   1.4 二硒化钼的应用
•     1.4.1 光电探测器
•     1.4.2 超级电容器
•     1.4.3 场效应晶体管
•   1.5 本文选题依据及主要研究内容
• 2 实验材料设备及测试表征
•   2.1 实验材料
•   2.2 实验设备
•   2.3 测试表征
• 2形貌的测试'>    2.3.1 MoSe₂形貌的测试
• 2厚度和光学性能的测试'>    2.3.2 MoSe₂厚度和光学性能的测试
• 2组成成分的表征'>    2.3.3 MoSe₂组成成分的表征
•   2.4 本章小结
• 2的制备'>3 多种方式辅助MoSe₂的制备
• 2薄膜'>  3.1 CVD法生长MoSe₂薄膜
•     3.1.1 生长衬底的处理
• 2的生长过程'>    3.1.2 MoSe₂的生长过程
• 2的生长'>  3.2 多种方式辅助MoSe₂的生长
• 2生长的影响'>    3.2.1 氢气对MoSe₂生长的影响
• 2生长的影响'>    3.2.2 衬底对MoSe₂生长的影响
• 2生长的影响'>    3.2.3 NaCl辅助对MoSe₂生长的影响
• 2的表征'>  3.3 MoSe₂的表征
•     3.3.1 形貌厚度的分析
•     3.3.2 成分和电子结构的分析
•   3.4 本章小结
• 2的可控制备'>4 大面积、高结晶、单层MoSe₂的可控制备
• 2形状的控制'>  4.1 对MoSe₂形状的控制
• 2含量下MoSe₂薄膜形状的演化'>    4.1.1 不同H₂含量下MoSe₂薄膜形状的演化
• 2薄膜形状的演化'>    4.1.2 不同生长时间下MoSe₂薄膜形状的演化
•     4.1.3 对不同形状晶体的测试
•     4.1.4 成核机理的探索
• 2尺寸的控制'>  4.2 对MoSe₂尺寸的控制
• 2的影响'>    4.2.1 不同气流量对MoSe₂的影响
• 2的影响'>    4.2.2 不同NaCl用量对MoSe₂的影响
• 2层数的控制'>  4.3 对MoSe₂层数的控制
•   4.4 本章小结
• 5 结论
• 参考文献
• 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果
• 学位论文数据集

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张溢智

导师: 王永生

关键词: 二硒化钼,化学气相沉积,辅助生长,可控制备

来源: 北京交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,无机化工

单位: 北京交通大学

分类号: O482.3;TQ136.12

DOI: 10.26944/d.cnki.gbfju.2019.000063

总页数: 67

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