单层二硫化铼及其复合材料的制备和光电性能

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1、分类号：O64UDC：540学号：15451282243密级：公开温州大学硕士学位论文单层二硫化铼及其复合材料的制备和光电性能作者姓名：培养类型：学术型专业名称：化学研究方向：微纳结构材料物理化学指导教师：完成日期：2018/3/12温州大学学位委员会温州大学学位论文独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得温州大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与

2、我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：日期：年月日温州大学学位论文使用授权声明本人完全了解温州大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权温州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本人在导师指导下完成的论文成果，知识产权归属温州大学。保密论文在解密后遵守此规定。论文作者签名：导师签名：日期：年月

3、日日期：年月日单层二硫化铼及其复合材料的制备和光电性能摘要过渡金属硫族化合物（TMDs）因其独特的二维2D层状结构以及优异的物理性质，其在微电子、电化学催化、储能等方面有极大地应用潜力，引起了研究热潮。其中二硫化铼（ReS2）因其扭曲1T结构和微弱层间耦合作用，在光学和电子学方面均存在各向异性。基于其特殊的结构和性质，ReS2在场效应晶体管（FETs）、光电探测器及其他逻辑器件方面具有极大应用前景。本文主要研究内容和结果如下：首先，使用水辅助化学气相沉积法（CVD）在云母片上生长单层ReS2。我们发现在合成过程中

4、引入适量的水蒸气，有助于获得大尺寸单层ReS2晶体。用光学显微镜、透射电子显微镜、XPS、AFM等表征了所生长的样品。结果表明，合成的单层ReS2尺寸大部分在30-50微米范围，结晶质量好。此外，生长的ReS2制备了场效应晶体管，室温电子迁移率为0.99cm2V-1s-1，电流开关比2×106。其次，机械剥离得到单层ReS2和单层石墨烯（graphene）范德华异质结，并以石墨烯为电极、ReS2为沟道材料制备了背栅场效应管。拉曼光谱研究表明，介于SiO2/Si之间的石墨烯，其G峰和2D峰均有明显蓝移，同时G峰和2

5、D峰强度之比明显的增大。以石墨烯为电极的单层ReS62场效应晶体管的电流开关比约10，电子迁移率为1.1cm2V-1s-1，亚阈值摆幅为740mV/dec。最后，两步CVD法在云母片上生长硫化镉（CdS）纳米颗粒/单层硫化铼复合材料。在生长过程中，CdS颗粒优先生长在单层ReS2上，而不是云母片上。基于生长的材料，制备了光电器件，结果表明CdS/ReS4-12光电探测器具有很好的栅压调控性，响应率高达10A·W，外部量子效率大于104。与单层ReS2相比，CdS/ReS2器件具有更高的响应率，主要是因为该复合材料

6、结合了CdS的优异光敏特性和ReS2的优异电子传输性能。关键词：二维材料，二硫化铼，石墨烯，硫化镉，光电性能IIIGROWTHANDOPTOELECTRONICPROPERTIESOFRHENIUMDISULFIDEMONOLAYERSANDTHEIRHYBRIDSABSTRACTTransitionmetaldichalcogenides(TMDCs)arehighlyattractiveforfundamentalresearchofnovelphysicalphenomenaandapplicationsr

7、angingfromnanoscaleelectronicsandoptoelectronicstochemicalcatalysisandenergystorageowingtotheiruniquetwo-dimensionalstructuresandexcellentphysicalproperties.Thedistortedoctahedral(1T)phaserendersrheniumdisulfide(ReS2)muchweakerinterlayercoupling.Inaddition,th

8、epresenceofin-planeanisotropygivesrisetoconsiderableanisotropyofelectricalandopticalproperties.Therefore,ReS2holdspotentialapplicationsinfieldeffecttransistors(FETs),photodetectorsandinte