二維（Two dimensional,2D）層狀材料由于其新奇和獨(dú)特的電子學(xué)和光學(xué)性質(zhì)在光電器件如場(chǎng)效應(yīng)管、晶體管、光伏設(shè)備等方面表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景,引起了人們的廣泛關(guān)注。在2D材料家族中,層狀過(guò)渡金屬硫化物（Transition metal dichalcogenides,TMDCs）以其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)、廣泛的化學(xué)成分和優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)而成為基礎(chǔ)研究和技術(shù)應(yīng)用的熱點(diǎn)。TMDCs是帶隙在1～2.5 eV范圍內(nèi)的本征半導(dǎo)體,具有很強(qiáng)的光與物質(zhì)相互作用,高的載流子遷移率以及自旋等特性,因此在光電器件領(lǐng)域有非常大的應(yīng)用潛力。此外,2D層狀材料的層間是由弱的范德華相互作用連接,且無(wú)表面懸掛鍵,有利于制作高質(zhì)量的范德華同質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié),而不受限于傳統(tǒng)異質(zhì)結(jié)的晶格匹配條件。2D層狀材料的電子學(xué)性質(zhì)可以通過(guò)層數(shù)、外界應(yīng)力、摻雜、界面轉(zhuǎn)動(dòng)等進(jìn)行有效的調(diào)控。隨著尺寸的減小,表面原子所占的比例增加,高體表比和高配位缺陷的邊界原子將導(dǎo)致體系自發(fā)弛豫,使得體系處于自平衡態(tài),體系的能量、電荷等將重新分配。此外,在外界微擾的作用下,體系的晶格參數(shù)和能量也會(huì)發(fā)生變化,進(jìn)而改變體系的電子學(xué)性質(zhì)。雖然目前在2D體系... 

【文章來(lái)源】：湖南師范大學(xué)湖南省 211工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１不同類型２Ｄ納米材料的示意圖［１０］

晶體結(jié)構(gòu)［１５］。２Ｈ－ＭｏＳ２是六方對(duì)稱結(jié)構(gòu)，層與層之間是按照ＡＢＡＢ的方式堆垛；??３Ｒ－ＭｏＳ２屬于斜方對(duì)稱晶系，層與層之間是按照ＡＢＣＡＢＣ的方式堆垛；１Ｔ－ＭｏＳ２??是八面體配位的四方晶系，如圖１．２所示。當(dāng)層數(shù)減到單層時(shí)，就不存在不同的??堆垛方式，塊體的ＭｏＳ２便切割為單層ＭｏＳ２。??（３?＾?０??＜?ｙ?＜?ｖ?＾?＞－??夏?ｔ?ｘ?ｘ??ｃ?、：４：?：：Ｃ?ｃ?丨京?＇Ｘ??４不機(jī)ｉ?ｉ?承??２｜＿｜?（?＾?＾??”?京?３Ｒ?‘??圖１．２不同堆操結(jié)構(gòu)的ＭｏＳ２?［１５］。??２??

子學(xué)和光學(xué)性質(zhì)，與受到表面懸掛鍵和陷阱狀態(tài)所困擾的傳統(tǒng)納米結(jié)構(gòu)相反。此??夕卜，由于２Ｄ層狀材料的表面上具有完全飽和的化學(xué)鍵，而且相鄰層之間的相互??作用很弱，因此能夠?qū)崿F(xiàn)有效的分離、混合和匹配，晶格參數(shù)不同的材料可以任??意堆垛而不受晶格匹配限制，具有相當(dāng)大的自由度。通過(guò)堆垛不同結(jié)構(gòu)和不同性??質(zhì)的納米材料可以得到多樣化的范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)許多傳統(tǒng)材料不具備的獨(dú)??特的性能。??將范德華異質(zhì)結(jié)整合到其他納米材料中最早的嘗試主要集中在２Ｄ層狀材料??和０Ｄ?（等離子體納米晶和量子點(diǎn)等）和１Ｄ納米結(jié)構(gòu)（納米線和納米條帶）的??結(jié)合。這些０Ｄ－２Ｄ和１Ｄ－２Ｄ范德華異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建為納米級(jí)材料的集成開辟了新??的范例，并成功制備出許多性能優(yōu)異的器件，包括具有超高速或增益的寬帶光電??探測(cè)器［２７，２８］以及具有前所未有的速度和靈活性的新一代的原子薄膜晶體管??［２９，３０］。最近，對(duì)不同的２Ｄ層狀材料進(jìn)行堆垛形成的２Ｄ－２Ｄ異質(zhì)結(jié)構(gòu)和超晶格??在光電器件包括光探測(cè)器和晶體管等都表現(xiàn)出非常優(yōu)異的性能［３１，３２］。??


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