低维金属硫族化合物的制备与光电性质研究

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低维金属硫族化合物大部分具有类石墨烯的结构,相比石墨烯具有天然的带隙,而且具有独特的电学和光学性质,在电子和光电子领域中具有很大的应用前景。作者通过不同方法生长了几种不同的金属硫族化合物,主要内容如下:  (1)采用钼酸钠和硒粉作为前驱体反应物,通过调节PH值,温度和时间,使用水热法制备了团簇状MoSe2。扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)测试结果显示,所制备的样品是2H-MoSe2,样品具有花团状结构,直径约为500 nm,元素Se和Mo的平均原子比为2.68。  (2)使用团簇状MoSe2制备了简易器件,器件具有良好的导电性,首次探测了材料对红光的光响应性质,材料在红光照射下能产生大的光电流,具有可重复性的稳定的光响应性质。当光强密度增加时,红光照射下的光电流同样的增大。另外我们还研究了材料在低温下的性能,在温度低至153 K时器件仍然表现出良好的光响应性质。  (3)通过两步法合成了具有新型的硫化钼微米环,所制备的硫化钼环的高度,宽度和外径的平均值是69 nm,0.3μm,5.0μm。拉曼测试结果显示微米环是由硫化钼多晶组成。我们用硫化钼微米环通过电子束曝光制备了一个器件,还测试了其在从293 K到13K区间的不同温度的电学性质。当温度高于223 K时,电流随温度下降地很快,满足一个简单的幂指数方程。  (4)使用SnO作为前驱物通过(化学气相沉积法)CVD法制备了SnS2片状结构,显示约10μm六角或半六角片状结构,拉曼测试,XRD测试结果显示我们所制备的SnS2结晶质量高。整个SnS2片状结构的生长过程可分为三个阶段,首先是前驱物SnO沉积在衬底上,然后SnO与S反应生成SnS2结晶核,最后在晶核上生长SnS2。之后我们使用机械剥离法得到了100nm左右厚度的薄片,通过光刻制备出了器件,器件的绿光,红光响应测试结果显示材料对绿光反应灵敏,开光比为12.5。
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