二硫化钼二维原子晶体的合成与光电特性研究

摘要

硫化钼二维原子晶体因其独特的单层原子结构和优异的光、电、磁以及力学性能引起了广泛关注.但目前大面积合成单层硫化钼的化学气相机沉积(CVD)机理和工艺尚未成熟,特别是对材料的光电特性的调控还有待提高.针对这些问题,本论文首先通过优化CVD工艺实现较大面积单晶的可控生长;然后重点研究了应力诱导下的偏振拉曼响应,制备了柔性光电探测器,并测试其在不同应力诱导下的光电响应,研究应力诱导下光电响应的各向异性,以及在近红外波段的光电探测.主要研究结果如下: 1.分析硫化钼单晶CVD成核机理,从硫钼原子比例控制的角度研究了生长温度与硫源引入时间对单层晶体生长的影响,实现了80μm单层硫化钼的可控生长. 2.系统研究了应力诱导下单层硫化钼分别在Armchair和Zigzag方向上的偏振拉曼响应.通过对拉曼特征峰E2g振动强度的研究,实现了应力对拉曼偏振强度在1.4~2.3可控调制. 3.通过对硫化钼柔性光电探测器施加3.5%~4.5%的应变,使其吸收峰红移到1.5eV,从而对830nm的光照射产生光生载流子,成功实现了其对近红外光的有效探测. 4.研究了硫化钼柔性光电探测器件在应力诱导下,分别对520nm和830nm光响应的各向异性特性,实现了光响应电流的各向异性强度在1~2.5范围内可控调制. 本论文的研究成果为二维材料的大面积可控生长研究提供了新方法,为其它二维材料通过应变工程实现光电特性的各向异性研究提供了新思路.

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1 绪论

1.1 概述