【摘 要】
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近年来,二维过渡金属二硫族化合物（TMDCs）因其具有的优良性能而受到广泛关注与研究。如WS2和Mo S2具有可调节带隙,高载流子迁移率,出色的光吸收等优异性能,成为电子学和光电子学等方面具有吸引力的材料。然而随着对TMDCs材料的深入研究,单一的性能已无法满足人们对TMDCs材料应用的要求。采用化学气相沉积法的方法制备高质量二维合金化合物,运用掺杂等手段可以调控带隙和改变电学输运特性,并提高电学
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近年来,二维过渡金属二硫族化合物（TMDCs）因其具有的优良性能而受到广泛关注与研究。如WS2和Mo S2具有可调节带隙,高载流子迁移率,出色的光吸收等优异性能,成为电子学和光电子学等方面具有吸引力的材料。然而随着对TMDCs材料的深入研究,单一的性能已无法满足人们对TMDCs材料应用的要求。采用化学气相沉积法的方法制备高质量二维合金化合物,运用掺杂等手段可以调控带隙和改变电学输运特性,并提高电学和光电子学性能,能使二维TMDCs材料具备更加广阔的应用前景。本论文通过化学气相沉积（CVD）的方法制备了单层Nb掺杂WS2晶体,研究了生长Nb原子掺杂WS2晶体过程中形貌以及掺杂浓度的影响因素,利用拉曼光谱（Raman）光致发光光谱（PL）等表征手段研究了Nb掺杂的WS2的分子结构与光学性质,并制备场效应晶体管研究其电学特性和光电性能。（1）通过化学气相沉积法在Si/Si O2衬底上成功制备出大尺寸的单层Nb原子掺杂的WS2晶体。通过控制生长温度、生长时间、压强和前驱体的质量等工艺参数,对实现对Nb原子掺WS2晶体尺寸和形貌的调控,并通过荧光强度不同初步的判断梯度掺杂和均匀掺杂两种样品。（2）通过X射线光电子能谱（XPS）和透射电子显微镜（TEM）的研究确定了Nb原子的掺杂,计算出Nb原子掺杂浓度为5.48%,并研究了Nb原子的取代类型;Raman研究发现Nb原子掺杂改变WS2的拉曼振动模式;利用PL、吸收光谱分析发现Nb掺杂会降低WS2的PL强度和光吸收性能。（3）将单层WS2和Nb掺杂WS2晶体分别制备成场效应晶体管,发现Nb掺杂到WS2的晶格会使得器件发生由n型半导体到p型半导体的转变,同时Nb掺杂会改善接触电阻,使器件与金属电极之间为欧姆接触,但因缺陷的存在,Nb掺杂会降低载流子迁移率;构筑了基于单层WS2和Nb掺杂WS2光电器件,使用不同波长的激光对两种器件进行光电测试,计算光电性能参数,发现Nb掺杂会使WS2的光电性能有所降低。
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