化学气相沉积法制备大面积、高结晶质量二硫化钨的研究

摘要

二维材料因为其优良的电学、光学、热学等特性，激发了无数学者的研究热情，受到材料学领域的广泛关注。而二维材料的性质与层数、缺陷等因素密切相关，二维材料的制备是研究其性质与应用的基础。因此可控制备高质量的二维材料是这一领域的研究重点。二硫化钨作为典型的过渡金属硫化物，在电学器件、能源、生物和复合材料等方面有极大的应用潜力。但是有关制备二硫化钨的研究还处于起步阶段，大规模可控制备高质量二硫化钨依然是研究的重点和难点。
　　本论文围绕化学气相沉积法可控制备大面积、高结晶质量的二维二硫化钨，改进生长工艺使实验过程更加简单，实验成本大大降低，并且提高了实验的可控性。系统研究了不同生长参数对制备的二硫化钨样品层数，结晶质量以及面积的影响。研究内容如下:
　　1、改进生长工艺。在常压下使用简单的单温区管式炉即可生长出高质量的二硫化钨，降低了实验成本。
　　2、利用化学气相沉积法可控制备出大面积、高结晶质量的单层二硫化钨。通过调节生长温度、药品用量（反应源浓度）、生长时间以及硫源距离等参数找到制备二硫化钨的最适条件。通过光学显微镜观察到制备的单晶二硫化钨为典型的三角形结构，尺寸达200μm，大于其他文献报道中制备的单晶二硫化钨。二硫化钨层数增加时，它的拉曼光谱两个特征峰E12g、A1g会分别发生蓝移和红移，通过波数差E12g-A1g表明我们制备的二硫化钨为单层;单层二硫化钨PL发光峰位619nm，层数增加时峰位出现蓝移，PL光谱强度越高说明晶粒结晶质量越高，通过PL发光峰表明我们制备的二硫化钨结晶质量高。通过调节生长时间实现了二硫化钨可控生长的目的。
　　3、系统研究了不同生长参数（生长温度、生长时间、药品用量）对制备的二硫化钨样品的影响。
　　(1)不同生长温度影响单晶二硫化钨的尺寸、层数以及结晶质量。温度越高尺寸越大，结晶质量越高，但是生长温度大于950℃会抑制二硫化钨的生长，使二硫化钨厚度增加。
　　(2)不同生长时间主要影响二硫化钨的尺寸和层厚，时间越长尺寸越大，晶粒越厚。
　　(3)不同药品用量主要影响二硫化钨的晶粒尺寸和结晶质量。硫源不足及小于0.1g时会抑制二硫化钨的生长，使晶粒中缺陷增多降低结晶质量。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 石墨烯简介

1．1．1 石墨烯的结构及性质

1．1．2 石墨烯的应用

1．1．3 石墨烯的制备

1．2 过渡金属硫化物简介

1．2．1 过渡金属硫化物的结构及性质

1．2．2 二硫化钨

1．2．3 过渡金属硫化物的应用

1．2．4 过渡金属硫化物的制备

2 课题的提出和研究内容

2．1 课题的提出

2．2 研究内容

3 化学气相沉积法制备二硫化钨

3．1 实验设备与实验材料

3．1．1 实验设备

3．1．2 实验材料

3．2 WS2的表征手段

3．3 实验工作

3．3．1 清洗衬底

3．3．2 WS2生长过程

3．4 结果与讨论

4 结论

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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