二維過渡金屬硫族化合物（2D-TMDCs）具有獨特的層狀結構,可調的直接帶隙、較好的柔韌性和高透光性等,在固體納米器件、光電子器件、可穿戴設備、傳感及功能薄膜等領域前景廣闊。然而,如何高效的制備高品質大面積的2D-TMDCs材料一直制約著該領域的研究進程。采用化學氣相沉積法（CVD）通過調整系列實驗參數(shù)能實現(xiàn)目標材料的尺寸、層數(shù)的可控生長,最具產業(yè)化潛力。因此,進一步深入探究CVD可控制備高品質、大尺度單層的2D-TMDCs材料具有非常高的科研和實用價值。通過CVD制備二維的二硫化鎢和二硒化鎢所用的氧化鎢前驅體自身氣化困難,致使反應要在極高的溫度或超低的氣壓下進行,這一直是該領域尤待解決的問題。本論文從CVD制備二維二硫化鎢和二硒化鎢入手,采用鹵化物輔助的CVD成功制備了大尺寸高品質的目標材料。研究了該實驗體系的生長窗口,探究了生長溫度、生長時間、鹵化物種類及加入比例和載氣的流量等因素對材料生長的影響,實現(xiàn)了在較低的溫度、較溫和條件下制備大尺寸單層二硫化鎢和二硒化鎢。通過對所制得的材料進行光學顯微鏡（Optical Microscope,OM）、掃描電子顯微鏡（Scanning Ele... 

【文章來源】：青島科技大學山東省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

過渡金屬硫族化合物材料的晶體結構

Fig. 1-1 The crystal structure of transition metal chalcogenide materials最常見的 TMDCs 材料的晶格結構可以根據(jù)過渡金屬的配位方式分為 1R，其中數(shù)字表示在每個晶胞中所包含的 X-M-X 單個結構單元的數(shù)目，屬晶系的簡稱（T、H 和 R 分別表示三角晶系、六方晶系和菱方晶系）單層的 TMDCs 只可能為三棱柱型和八面體型結構，即所謂的 1T-MX2，并且，以上兩種配位結構在特定的條件下會相互轉化[11]。這里主 2H 晶系結構的過渡金屬硫族化合物進行簡要介紹[4,11]：具有 D3d空間的八面體配位形式，定義為 1T（tetragonal）相，簡稱為 1T-MX2；具點群結構的三棱柱配位方式，定義為 2H（hexagonal）相，簡稱為 2H的結構（圖 1-2 所示）。由不同種類的金屬原子和硫族原子構成的 T種配位形式中有一種會較為穩(wěn)定，也是該 TMDCs 的主要存在形式，這高分辨透射電子顯微鏡的環(huán)型探頭暗場成像可以進行區(qū)分（圖 1-3 所示，最近有研究表明，不同種類的 TMDCs 的晶格可能具有一定的適配度可將它們連接起來制備特定的異質結。

1-3 D6h(a)和 D3d(b)兩種配位形式的高分辨掃描透射電子顯微鏡照片ig. 1-3 Two-coordinate of D6hand D3dhigh-resolution scanning transmisselectron microscope photographsTMDCs材料獨特的成鍵方式和多樣結構，使得這類材料擁有[22]等方面的獨特性能[23-25]。從光電性能來講，不僅有絕緣體、導體及超導體材料，比如二維二硫化鉬、二硫化鎢和二半導體材料。并且，當 TMDCs 材料制成單層或少層的二維征性能的基礎上還會產生一些新的特性。中過渡金屬的配位環(huán)境及自身的 d 電子數(shù)目決定了 TMDCs H 與 T 相結構的過渡金屬硫族化合物中，d 電子所處的非鍵軌道（σ*）與成鍵軌道（σ）之間。當過渡金屬處于八面體型配料中時，過渡金屬中心將分裂為 dz2，x2–y2(eg)和 dyz，xz，xy(t2g)可以容納 d 軌道電子；當過渡金屬處于三棱柱配位的 TMDC道則分裂成 dz2(a1)， dx2–y2，xy(e)和 dxz，yz(e )，并且會形成一個，這些不同的內在電子結構，決定了這些 TMDCs 材料多樣的

【參考文獻】：
期刊論文
[1]二維過渡金屬硫族化合物納米材料的制備與應用研究進展[J]. 林瀟羽,王璟.  化學學報. 2017(10)
[2]過渡金屬硫屬化合物層間異質結構的可控制備和能源應用[J]. 史建平,周協(xié)波,張哲朋,張艷鋒.  科學通報. 2017(20)
[3]新型二維材料MXene的研究進展[J]. 張建峰,曹惠楊,王紅兵.  無機材料學報. 2017(06)
[4]二維納米材料MXene的研究進展[J]. 鄭偉,孫正明,張培根,田無邊,王英,張亞梅.  材料導報. 2017(09)
[5]過渡金屬硫族化合物二維晶體基復合材料的研究進展[J]. 孫蘭,張龍,馬飛.  中國材料進展. 2017(01)
[6]二維過渡金屬硫屬化合物的激光發(fā)射[J]. 鄭婷,南海燕,吳章婷,倪振華.  激光與光電子學進展. 2017(04)
[7]納米結構WS2的制備方法及應用研究進展[J]. 孫崇帥,姜恒,宮紅.  化工新型材料. 2016(09)
[8]Recent advances in optoelectronic properties and applications of two-dimensional metal chalcogenides[J]. 夏從新,李京波.  Journal of Semiconductors. 2016(05)
[9]Investigation of Single-Wall MoS2 Monolayer Flakes Grown by Chemical Vapor Deposition[J]. Nihan Kosku Perkgoz,Mehmet Bay.  Nano-Micro Letters. 2016(01)
[10]二維過渡金屬硫族化合物納米材料的制備技術及其應用[J]. 沈永才,徐菲,吳義恒.  現(xiàn)代化工. 2015(12)



本文編號：3591408