文献综述
摘要:本文描述了在光电领域具有显著应用的二维材料二硫化钼(MoS2)的研究状况。过度金属二硫化钼单层厚度为0.65nm,是一种具有约为1.8eV直接带隙的半导体材料。二硫化钼半导体作为典型的二维晶体材料具有光学、电气、催化剂以及十分重要的干润滑性能。主要介绍了二维材料的发展状况、二硫化钼的化学气相沉积法(CVD法)制备及其表征、二硫化钼的性能及应用领域。最后介绍了将制备的大面积的MoS2利用化学处理弥补晶体缺陷,提高其发光效率,研究影响MoS2荧光特性微观结构及界面状态,进而获得具有高量子效应的MoS2薄膜。
关键词:二硫化钼 化学气相沉积法 发光性能
1 引言
近年来,随着二维材料石墨烯[1]、黑磷、锑烯等材料的发现和制备,二维材料因其具有良好的光电性能引起了科学家的广泛关注,而且在光电领域有着十分有价值的应用。过渡金属二硫化钼也是典型的二维晶体材料之一,具有独特的物理化学性质、可调控的带隙以及较高的迁移率的特点使得二硫化钼在光电器件及微电子,如电储存、传感器、晶体管等领域有着非凡的潜在应用。因此制备大面积的二硫化钼的性能及其在光电领域的应用的研究掀起了热潮。
石墨烯禁带的“零带隙”问题限制了他在大规模集成电路中的应用;黑磷的化学性质不稳定,在室温下易被氧化。单层的二硫化钼具有直接带隙的特点,使得其具有优秀的电子结构和光学性能,收到人们广泛的关注。由于二硫化钼的光学特性,如光致发光性能、荧光寿命以及其他的物理化学性能与试样的基片环境和厚度有着密切的关系,所以其制备方法和荧光性能的调控研究十分重要。
2.1 二维晶体材料的发展
二维材料的发展从2004年石墨烯的发现开始,虽然石墨烯在物理化学性能具有一系列吸引人眼球的有点,但是石墨烯没有带隙,不能实现开关调控作用,这严重影响了其在光电子器件电子等领域的应用。所以科学家们一直在寻找新型的二维材料来克服石墨烯的这些缺点以获得性能更加独特优异的半导体材料。迄今为止,已经发现的具有代表性的新型二维材料有黑磷、锑烯和二硫化钼等。
2.1.1 石墨烯
通过胶带不断剥离的方法英国科学家Geim等人在2004年首次的到了第一片单层的石墨烯[2],只是科学家在室温条件下第一次得到的性质稳定的二维晶体材料。石墨烯是石墨的极限结构,简单来说就是一层单层的石墨片层。石墨是由碳原子组成的具有六边形结构的二维结构,有单层和多层之分,石墨的层与层之间由微弱的范德华力结合在一起。当石墨的层数通过剥离减少到只有一层的时候就形成了石墨烯。石墨烯的组成单元是性质稳定的六边形结构,是目前最为理想的二维晶体材料。
