層狀過(guò)渡金屬硫?qū)倩衔镒灾谓Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和層間相互作用的研究
本文關(guān)鍵詞：層狀過(guò)渡金屬硫?qū)倩衔镒灾谓Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和層間相互作用的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】：原子層厚度的二維材料,由于其電子被限制在二維平面方向運(yùn)動(dòng)而具有一些不同于三維體材料的獨(dú)特的力、熱、電、光性能,因而將會(huì)在未來(lái)的幾年到幾十年之間成為物理、材料、生物、化學(xué)等領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。二維層狀過(guò)渡金屬硫?qū)倩衔?TMDCs),一種不同于石墨烯的零帶隙結(jié)構(gòu),因?yàn)槠渚哂泻穸纫蕾囆缘哪軒ЫY(jié)構(gòu)和易調(diào)控的物理化學(xué)性能,而在眾多二維材料中展現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景。眾所周知,當(dāng)層狀材料的厚度減小到一兩個(gè)原子層的厚度時(shí),其表面會(huì)變得非常敏感。例如對(duì)襯底和周?chē)h(huán)境或?qū)娱g的堆垛結(jié)構(gòu)等異常敏感,這就導(dǎo)致其具有易調(diào)控的物理化學(xué)性能。本論文從TMDCs材料原子層面的相互作用出發(fā),從兩個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行研究：(1)從里往外看,研究不受外界襯底影響的TMDCs材料自支撐結(jié)構(gòu)的制備；(2)從外往里看,研究層與層間的相互作用,如相鄰層間邊界的相互作用和層間的耦合作用。針對(duì)自支撐結(jié)構(gòu)的制備,本論文結(jié)合化學(xué)氣相沉積和濕接觸印刷技術(shù),成功地在多種納米圖案襯底上制備了大面積的層狀TMDCs材料的自支撐結(jié)構(gòu)。隨后,我們對(duì)這種納米尺度上形成的獨(dú)特的固液氣界面進(jìn)行了分析,并對(duì)自支撐結(jié)構(gòu)形成的機(jī)理進(jìn)行了探索,這為在其他納米圖案襯底上設(shè)計(jì)不同層狀材料的自支撐結(jié)構(gòu)提供了理論指導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)摸索。最后,我們制備得到了基于層狀TMDCs材料的自支撐結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器,并測(cè)試了其光電性能。對(duì)于相鄰層邊界的相互作用而言,本論文首次觀察到了MoSe2單層與雙層、雙層和三層邊界上內(nèi)在結(jié)的存在,同時(shí)其表現(xiàn)出了比較明顯的整流效應(yīng)和光伏效應(yīng)。通過(guò)對(duì)相鄰層邊界上精細(xì)能帶結(jié)構(gòu)的理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)分析,我們發(fā)現(xiàn)這種結(jié)是一種類似于p-n結(jié)的半導(dǎo)體結(jié)。不同于傳統(tǒng)半導(dǎo)體結(jié),這是一種僅二維TMDCs材料才具有的本征結(jié),并且其強(qiáng)度具有厚度依賴性。最后,我們通過(guò)制備基于此結(jié)的串聯(lián)太陽(yáng)能電池陣列來(lái)說(shuō)明其在工業(yè)應(yīng)用和商業(yè)方面具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?duì)于層間的耦合作用而言,本論文首先通過(guò)范德瓦耳斯外延生長(zhǎng)法制備了C7堆垛結(jié)構(gòu)的MoSe2/WSe2異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這種堆垛方式具有較強(qiáng)的層間耦合作用,并能觀察到發(fā)光耦合峰。然后,我們通過(guò)設(shè)計(jì)不同的機(jī)械拉伸模式實(shí)現(xiàn)了對(duì)耦合作用大小的調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在外界應(yīng)力的作用下,層內(nèi)直接帶隙(MoSe2或WSe2)能帶結(jié)構(gòu)的變化和層間(耦合峰)間接帶隙能帶結(jié)構(gòu)的相對(duì)變化,這為后面提高基于面間異質(zhì)結(jié)柔性器件的光電性能具有指導(dǎo)作用。本論文通過(guò)對(duì)TMDCs材料在原子層面上相互作用的研究,豐富了對(duì)TMDCs材料性能的調(diào)控方法,擴(kuò)展了人們從原子層面對(duì)TMDCs材料的認(rèn)識(shí),并且推動(dòng)了基于TMDCs材料半導(dǎo)體器件的發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】：二維層狀過(guò)渡金屬硫?qū)倩衔?/strong> 相互作用 自支撐結(jié)構(gòu) 半導(dǎo)體結(jié) 層間的耦合作用
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O611.2
【目錄】：
- 摘要3-5
- ABSTRACT5-10
- 第一章 緒論10-48
- 1.1 研究背景—從石墨烯到層狀TMDCs10-12
- 1.2 層狀TMDCs的基本物理性質(zhì)12-18
- 1.2.1 原子結(jié)構(gòu)12-13
- 1.2.2 能帶結(jié)構(gòu)13-15
- 1.2.3 光電性質(zhì)15-17
- 1.2.4 力學(xué)性質(zhì)17-18
- 1.3 基于原子層厚度的性能調(diào)控18-26
- 1.3.1 外界調(diào)控—襯底、應(yīng)力和電場(chǎng)18-22
- 1.3.2 內(nèi)部調(diào)控—厚度、合金和異質(zhì)結(jié)22-26
- 1.4 目前的制備方法26-29
- 1.5 基于層狀TMDcs半導(dǎo)體器件的應(yīng)用29-33
- 1.6 本論文的動(dòng)機(jī)及主要內(nèi)容33-35
- 1.7 參考文獻(xiàn)35-48
- 第二章 實(shí)驗(yàn)方法和測(cè)試手段48-52
- 2.1 材料生長(zhǎng)48
- 2.2 器件制備工藝48-50
- 2.2.1 材料的轉(zhuǎn)移49
- 2.2.2 微納加工技術(shù)49-50
- 2.3 器件的電學(xué)測(cè)試50-52
- 第三章 層狀TMDCS材料自支撐結(jié)構(gòu)的制備及機(jī)理研究52-68
- 3.1 研究背景52-54
- 3.2 技術(shù)路線和實(shí)驗(yàn)結(jié)果54-56
- 3.3 對(duì)于自支撐結(jié)構(gòu)形成的機(jī)理分析56-62
- 3.4 自支撐結(jié)構(gòu)制備的普適性研究62-63
- 3.5 基于自支撐結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器63-65
- 3.6 本章小結(jié)65
- 3.7 參考文章65-68
- 第四章 層狀TMDCS材料內(nèi)在半導(dǎo)體結(jié)的研究(1)68-82
- 4.1 引言69-70
- 4.2 多層TMDCs的大面積、層數(shù)可控制備70
- 4.3 多層TMDCs的表征70-76
- 4.4 本章小結(jié)76-77
- 4.5 參考文章77-82
- 第五章 層狀TMDCS材料內(nèi)在半導(dǎo)體結(jié)的研究(2)82-94
- 5.1 引言82
- 5.2 實(shí)驗(yàn)部分82-83
- 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及機(jī)理分析83-91
- 5.4 小結(jié)91
- 5.5 參考文章91-94
- 第六章 層狀TMDCS材料層間耦合作用的探索94-110
- 6.1 引言94-96
- 6.2 實(shí)驗(yàn)部分96-98
- 6.2.1 MoSe_2/WSe_2異質(zhì)結(jié)生長(zhǎng)96-97
- 6.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)97-98
- 6.2.3 拉伸實(shí)驗(yàn)98
- 6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及內(nèi)在機(jī)理分析98-105
- 6.3.1 MoSe_2/WSe_2異質(zhì)結(jié)各特征峰的判斷98-100
- 6.3.2 MoSe_2/WSe_2異質(zhì)結(jié)拉伸結(jié)果分析100-105
- 6.4 本章小結(jié)105-106
- 6.5 參考文獻(xiàn)106-110
- 第七章 總結(jié)和將來(lái)的工作計(jì)劃110-114
- 7.1 總結(jié)110-111
- 7.2 將來(lái)的工作計(jì)劃111-112
- 7.3 參考文獻(xiàn)112-114
- 在學(xué)期間的研究成果114-118
- 致謝118
【相似文獻(xiàn)】
中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 ;實(shí)用新型專利[J];中國(guó)皮革;2013年14期
2 王志堅(jiān);楊丹;王敏;;皮帶走廊下部支撐結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題的探討[J];山西建筑;2009年06期
3 周邵萍;蘇永升;鄒惠芬;高海士;;E-GB110型風(fēng)機(jī)機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)的振動(dòng)分析[J];華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年08期
4 楊乾;潘瑞;;輕鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)模擬地震試驗(yàn)研究[J];新疆有色金屬;2013年01期
5 ;不需要鞋底的“魔吉拖”[J];發(fā)明與創(chuàng)新(綜合版);2009年11期
6 孫吉產(chǎn);;大直徑薄壁容器吊裝及支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J];石油化工設(shè)備技術(shù);2012年03期
7 蘇陽(yáng);;一種填料支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算[J];石油化工設(shè)備技術(shù);2013年05期
8 賈凱;熊召;楊闖;高恒;徐攀;楊峰;張彬;;大口徑KDP晶體實(shí)現(xiàn)高效三倍頻轉(zhuǎn)換的新型支撐結(jié)構(gòu)（英文）[J];中國(guó)激光;2013年07期
9 魏平夷;;FOCKE350S條盒商標(biāo)紙拾取輪總成支撐的改進(jìn)[J];陜西理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年02期
10 聶金寧;李志鳳;;烘絲機(jī)滾筒支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度分析[J];現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備;2013年05期
中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條
1 李學(xué)濤;苗常青;馬浩;杜星文;;空間充氣天線支撐結(jié)構(gòu)動(dòng)載作用下力學(xué)分析[A];首屆全國(guó)航空航天領(lǐng)域中的力學(xué)問(wèn)題學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2004年
2 朱佳寧;白國(guó)良;李紅星;;大型火電廠空冷主支撐結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析[A];首屆全國(guó)建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2006年
3 吳文凱;李經(jīng)澤;胡紹全;朱明智;;大型光學(xué)支撐結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)[A];中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)（1999）[C];1999年
4 王杰;;新型LED顯示支撐結(jié)構(gòu)材料的技術(shù)應(yīng)用[A];第23屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第Ⅱ冊(cè)）[C];2014年
5 盧勃勃;譚寧;;圓桿式冷質(zhì)部件支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析[A];第九屆全國(guó)動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議手冊(cè)[C];2012年
6 李峰;張素梅;;采用鋼管混凝土柱的框架-支撐結(jié)構(gòu)性能分析[A];中國(guó)鋼協(xié)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)第八次年會(huì)論文集[C];2001年
中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條
1 延安市發(fā)展和改革委員會(huì)主任 高福華;強(qiáng)力推進(jìn)重大項(xiàng)目建設(shè) 支撐結(jié)構(gòu)調(diào)整轉(zhuǎn)型發(fā)展[N];陜西日?qǐng)?bào);2013年
2 ;一體機(jī)的改善空間[N];電腦報(bào);2011年
3 記者 習(xí)少穎、通訊員 曹非;武漢三產(chǎn)業(yè)急需結(jié)構(gòu)調(diào)整[N];湖北日?qǐng)?bào);2000年
中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條
1 何勇民;層狀過(guò)渡金屬硫?qū)倩衔镒灾谓Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和層間相互作用的研究[D];蘭州大學(xué);2015年
2 湯海波;高層建筑鋼框架—支撐結(jié)構(gòu)二階隨機(jī)反應(yīng)分析[D];華南理工大學(xué);1996年
3 孟s
本文編號(hào)：324200
本文鏈接：http://www.sikaile.net/shoufeilunwen/gckjbs/324200.html
