单层MoS2-WS2面内异质结的CVD生长及性能研究

摘要

随着现代半导体产业的飞速发展，各种新型半导体材料的研究正如火如荼地进行。二维层状半导体材料由于具有独特的电子结构和量子尺寸效应，在能源、微电子以及光电器件等领域受到广泛关注。其中二维过渡金属硫化物MS2（M=Mo、W）作为一种重要的纳米半导体材料具有带隙可调、晶体结构多样的特点以及优异的光学、电学和磁学性能，因此在光电探测、催化析氢和气体传感等方面有着重要的应用前景。然而，单独的MoS2或WS2材料作为光电探测器时具有响应速度慢、需要持续供电等缺点，极大地限制了MS2的应用。通过将MS2与其它材料复合或者构筑异质结等方式可以有效改善和提高材料的光电性能。本文基于二维MS2材料，主要研究了单层MoS2-WS2面内异质结的CVD可控制备，以及异质结结区的非线性光学性能和光自驱动性能。主要研究工作如下： 首先采用固体源（MoCl5粉末、S粉）和液体源（H2WO4胶体溶液）作为前驱体，通过一步化学气相沉积法制备出单层MoS2-WS2平面异质结（样品形貌为三角形，尺寸大小可达~50μm，厚度最薄为单层0.8nm），并通过扫描透射电子显微镜（STEM）、拉曼（Raman）和光致发光（PL）等表征手段证实了所合成材料为高质量的MoS2-WS2平面异质结。 开展MoS2-WS2平面异质结结区的性能研究：非线性光学性能和自驱动性能。对结区材料进行了系统的二次谐波响应测试，证实了其较强的响应强度和响应范围以及材料的空间非对称性。随后基于MoS2-WS2异质结结区构筑光电器件，光电测试结果显示结区材料具有自驱动特性，表明面内异质结具有较强的光伏效应。

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