【摘 要】
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由于量子限制效应的影响,原子层厚度的二维半导体材料与块体材料具有不同的性质,这引起研究人员的极大兴趣。为了能够广泛地应用在光电器件方面,调节二维半导体的能带结构尤
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由于量子限制效应的影响,原子层厚度的二维半导体材料与块体材料具有不同的性质,这引起研究人员的极大兴趣。为了能够广泛地应用在光电器件方面,调节二维半导体的能带结构尤为重要。通过掺杂形成合金的方法是调控半导体带隙最通用手段。实验研究和理论计算表明改变端组份材料的配比可以调控单层过渡金属硫族化合物带隙的大小。寻找最佳的材料制备方法,合成大面积、晶体质量较高的单层或少层的二维半导体合金,是研究其特性并实现在生产与生活中广泛应用的前提。本文系统地介绍了利用化学气相沉积法在SiO2/Si衬底上合成的Se浓度变化的二维MoS2(1-x)Se2x合金材料的结构和光学特性研究。在用化学气相沉积法制备二维MoS2(1-x)Se2x时,我们发现材料生长过程中的炉内压强、沉积区浓度梯度以及前驱物的蒸发温度会影响样品沉积的尺寸、厚度和形貌。制备的MoS2(1-x)Se2x合金的具体形貌及详细的尺寸大小,利用光学显微镜及扫描电子显微镜进行表征,样品的厚度用原子力显微镜进行准确表征,带隙值利用光致发光谱分析。我们不仅研究了双层MoS2(1-x)Se2x合金的带隙值随Se浓度的变化趋势,而且分析了 Se浓度梯度变化对拉曼光谱的影响。既实现了双层MoS2带隙的调控,又观察到Se引入导致材料结构特性改变,Raman特征峰的位置和强度发生变化。此外,在材料生长过程中我们发现一种新的形貌-堆叠生长的阶梯状MoS2(1-x)Se2x合金材料,并对其特性进行研究。样品厚度从2.2nm(约3层)一直增加到5.6 nm(约7层)时都表现出了较强的发光特性,即使在100 nm厚时,样品的发光谱线仍具有两个发光峰。随着样品厚度递增,自旋轨道劈裂值发生非线性变化。不同于双层MoS2(1-x)Se2x合拉曼峰值随Se浓度变化而移动,在同一 Se浓度下随着样品厚度的增加,拉曼光谱几乎没有峰位移动,而是对应的Mo-S相关的和Mo-Se相关的振动模式都增强。通过进一步分析探究我们得出层数变化对堆叠生长的阶梯状MoS2(1-x)Se2x合金电子结构的影响。
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