【摘 要】
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由于量子尺寸效应和边缘效应,一维材料(1D)表现出许多与二维材料(2D)不同的性质。近年来,由一维材料和二维材料组成的混维异质结以其优异的电学和物理性能引起了人们的关注,它们不仅表现出二维纳米片的性质,还拥有一维材料的性质。然而,以往对2D/1D异质结的研究主要集中在垂直异质结上,对于2D/1D横向异质结的报道目前仍然很少。2D过渡金属二硫族化合物(TMDs)具有独特的依赖于层数的电学和光学特性,
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由于量子尺寸效应和边缘效应,一维材料(1D)表现出许多与二维材料(2D)不同的性质。近年来,由一维材料和二维材料组成的混维异质结以其优异的电学和物理性能引起了人们的关注,它们不仅表现出二维纳米片的性质,还拥有一维材料的性质。然而,以往对2D/1D异质结的研究主要集中在垂直异质结上,对于2D/1D横向异质结的报道目前仍然很少。2D过渡金属二硫族化合物(TMDs)具有独特的依赖于层数的电学和光学特性,这些独特的性质使TMDs材料在电子和光电子器件领域发挥了重要作用。此外,由不同的TMDs材料构建的异质结近几年也成为研究的热门。但是目前对横向TMDs异质结的报道大多数是基于单层材料,对于其他层数的横向异质结的光学和电学研究目前十分匮乏,因此开发一种可以合成不同宽度和层数的横向异质结的方法很有必要。本论文第一个内容介绍了利用双向气流化学气相沉积(CVD)方法通过控制载气流动方向和生长时间精确控制了外延异质结的宽度,在Si O2/Si衬底上合成出2D/2D和2D/1D WS2/WSe2横向异质结。扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)图像表明,通过精确控制生长时间,外延WSe2的宽度从11 nm到4 μm不等,且2D/1D异质结界面清晰光滑。本研究为一维纳米带的制备提供了一种新的方法,为进一步研究2D/1D横向异质结的物理化学性质开辟了一条途径。本文第二个内容介绍了通过引入预退火工艺控制了WSe2表面的Se/W比,合成了五种不同层数WS2-WSe2横向异质结,并深入研究了它们的形貌特征,光学性质,原子结构,还利用密度泛函理论(DFT)解释了Se/W比和WSe2层数的关系。极大地拓宽了横向异质结平台,为其在电子和光电子领域的应用奠定了基础。
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