类石墨烯二硫化钼纳米复合材料的制备及其光电器件研究

摘要

近年来，类石墨烯二硫化钼纳米材料随着石墨烯材料的研究热潮的兴起，也迅速引起了物理、化学、电子、材料等众多领域的专家学者们广泛地关注，一时间成为二维层状材料的典型代表。作为二维过渡金属硫化物（TMDs）中最具有代表性的材料，类石墨烯二硫化钼拥有着独特的微观结构和理、化性质，并拥有可调控的能带隙，使得其在弥补了石墨烯的零带隙缺点的同时，却仍然能具备石墨烯的很多优点，因此，类石墨烯二硫化钼材料在光电存储、发光二极管、场效应管以及传感器等光电器件的领域中，均拥有广阔的应用前景。然而，这也对类石墨烯二硫化钼纳米材料的制备、应用领域提出了更高的要求，使得单一功能的类石墨烯二硫化钼已经无法满足于现今的需求，因此探究类石墨烯二硫化钼的纳米复合材料的制备及其在光电器件领域的应用尤为重要。
　　在此基础上，本文以类石墨烯二硫化钼为研究对象，对其液相制备方法进行了一些可控性制备，意在提高单层或者薄层类石墨烯二硫化钼的产率。在制备类石墨烯二硫化钼的纳米复合材料的基础之上，着重研究了类石墨烯二硫化钼纳米复合材料在电存储及有机发光二极管等光电器件上的应用，并优化和提高相应的光电存储器件、发光器件的结构和器件的光电性能。本论文主要包括以下三个方面：
　　第一，本文主要采取了两种不同的方法去制备类石墨烯二硫化钼纳米片，即是直接液相超声法以及锂离子插层法。通过表征所制备出的类石墨烯二硫化钼纳米片的结构与形貌、尺寸、吸光强度等情况验证剥离方法的有效性。同时也探究了成功将类石墨烯二硫化钼纳米片从一种溶剂转移到另一种溶剂的有效的方法，并且也对转移到乙醇溶剂中的类石墨烯二硫化钼纳米片进行了表征测试，发现其不但成功转移，而且也对类石墨烯二硫化钼纳米片进行了进一步的纯化，使得纳米片趋于均匀。最后成功制备出出薄层甚至是单层的类石墨烯二硫化钼纳米片，同时通过溶剂转移法，可以让类石墨烯二硫化钼纳米片具有更好的稳定性以及与其他溶液反应的适应性。
　　第二，本文研究了在不同的溶剂状态下，类石墨烯二硫化钼与富勒烯材料的液相复合的可行性，同时对材料进行了表征。并且使用制备的材料作为存储器件的活性层，通过旋涂、蒸镀的方法，成功制备出了基于类石墨烯二硫化钼-富勒烯纳米复合材料的Flash非易失性电存储器件。器件表现出良好的存储特性，其阈值电压为2.2 V，并且开关比约为104，其ON态与OFF态的持续时间达到了104秒之长，且器件可以进行超过20多次的读写擦（WERE）循环。最后通过拟合不同导电状态下的电流曲线，确定了对应的导电传输模型，并且根据器件表面活性层的表征，确立了存储器件的存储机理，并进行了阐述说明。
　　第三，本文通过先旋涂再蒸镀的方式，制备了基于掺杂金纳米粒子不同含量的类石墨烯二硫化钼溶液作为空穴传输层的发光器件。并发现拥有金纳米粒子的器件，能够表现出更好的亮度和流明效率，说明掺入金纳米粒子之后，确实能够给器件带来发光效率方面的改善。但同时，随着金纳米粒子含量的增大，其器件性能则出现衰减、陡降的现象，究其原因应是随着金纳米粒子的掺杂浓度的增加，其还会造成发光激子的淬灭现象的发生。之后，通过测量各个类型器件的启亮电压、电流效率、发光亮度、电流密度等性能参数，绘制出了各个器件的参数关系曲线图，并进行了性能上的对比，从而得出了综合性能最好的器件，最后，给出了相应的机理解释。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 类石墨烯二硫化钼材料的制备方法

1.3 类石墨烯二硫化钼纳米材料的表征方法

1.4 类石墨烯二硫化钼纳米材料的器件应用

1.5 本论文的研究思路

第二章 类石墨烯二硫化钼纳米材料的液相制备及表征

2.1 概述

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 类石墨烯二硫化钼-富勒烯纳米复合材料的制备及存储器件的研究

3.1 概述

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 类石墨烯二硫化钼-金纳米复合材料的光电器件的研究

4.1 概述

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间申请的专利

致谢