应变对薄层二硒化铼光学及电学性质的调控研究
发布时间：2021-03-25 03:32
近年来,二维材料由于具有原子层厚度、比表面积大、光电响应快、带隙可调、优异的柔度等特性在光电子器件、柔性可穿戴、传感及能源存储等领域具有广泛的应用前景。应变工程通过影响材料的晶格参数来实现对二维材料电子结构的调控,是实现对材料物理性质调控的有效方法之一。与石墨烯及硫化钼等具有高晶格对称性的二维材料不同,具有1T’相结构的二硒化铼（ReSe2）面内体现出各向异性,这种低晶格对称性为其物理性质的调控提供了一个新的自由度,使其体现出面内各项异性的电学和光学特性。本文主要以具有低晶格对称性结构的ReSe2为研究对象,在应变调控其物理特性方面开展了以下两部分工作:（1）应变对ReSe2光学及电学特性的调控研究。通过改变晶格结构来实现材料电学及光学性能的动态调控,对二维材料在未来柔性纳米器件中的应用具有重要意义。对具有优异机械性能的二维材料来说,施加应变是一种简便直接的调控方法。虽然实验上对ReSe2在局部应变下的性能研究取得了一定进展,但是连续且均匀的应变施加对ReSe2的光学及电学性质...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TMDs的晶体结构示意图[25]
1绪论4图1.2基于各向异性二维材料的电子学及光电子学应用。（a）黑磷突触器件的结构图[35]；（b）生物体突触网络模拟图；（c）基于GaAs2的偏振敏感光电探测器件结构图[36]；（d）GaAs2各向异性的偏振光电流响应图。在电学特性方面，低晶格对称性二维材料沿着不同面内方向具有不同的能带结构，从而导致沿不同晶轴方向的载流子迁移率具有很大差异。基于黑磷的电输运各向异性特性，研究人员将其成功的应用于生物电子学领域。TianHe等人[35]首次报道了黑磷的人造突触晶体管器件（图1.2（a,b）），当背栅输入电脉冲信号时，沟道电子被黑磷的自然氧化物POX俘获，然后再缓慢释放回沟道材料，从而产生类似于生物突触后电流的响应特性，即实现了仿生突触功能。并且不同晶向的突触后电流响应不同，首次实现了仿生突触的异质性行为。2015年，缪峰课题组[37]首次研究了ReS2由于低晶格对称性导致的机械性能以及电子输运性质上的各向异性，将晶格方向作为新的器件设计参数，成功制备出基于ReS2的高性能逻辑反相器。2018年，YangShengxue等研究人员[38]发现SnSe扶手椅方向的载流子迁移率是其锯齿方向的5.8倍，这是目前二维各向异性材料报道的最高的各向异性比值。在光电特性方面，各向异性的光电探测器是低晶格对称性二维材料的另一个重要应用。其应用可分为两种：一种是制作各向同性的电极或仅制作一对电极，但使用偏振光。另一种是沿不同方向制备电极但使用普通光。前者光电探测器主
1绪论5要基于各向异性的光吸收，而后者主要基于各向异性的电输运。2018年，翟天佑课题组[36]制备了基于少层GaAs2的偏振敏感光电探测器（图1.2（c,d）），结果发现，偏振光沿a方向时光电流远大于b方向的光电流，且二向色比高达2，这种线性二向色性行为表明GaAs2在偏振探测领域巨大的应用前景。2019年，ZhangChenXi等人[39]制备了基于各向异性SnSe的全光开关器件。使用800nm的光泵浦，通过连续改变波信号的偏振来调制连续波的信号光，以一种新颖的方式实现开关模式。图1.3基于各向异性二维材料的热电及SERS方面应用（a）SnSe中沿不同晶向的ZT值[40]，（b）300k时，单层黑磷中沿x方向和y方向的ZT值[36]，（c）黑磷与CuPc分子各向异性电荷相互作用示意图[42]，（d）CuPc分子1450cm-1拉曼峰强度极化图热电效应是指由温度梯度产生电势差从而实现热能转换电能的现象，热电材料的性能取决于热电系数=2/，其中，为塞贝克系数，为电导率，为温度，为热导率。具有高ZT值的热电材料能够将工业废热转化为电能，在未来的能源危机挑战中具有广泛的应用前景。在热电特性方面，大量的理论预测表明，各向异性材料SnSe具有优异的热电性能。据报道[40]SnSe沿b轴和a轴分别具有高达2.6和2.3的热电系数（图1.3（a,b）），是目前报道的热
本文编号：3098940
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TMDs的晶体结构示意图[25]
1绪论4图1.2基于各向异性二维材料的电子学及光电子学应用。（a）黑磷突触器件的结构图[35]；（b）生物体突触网络模拟图；（c）基于GaAs2的偏振敏感光电探测器件结构图[36]；（d）GaAs2各向异性的偏振光电流响应图。在电学特性方面，低晶格对称性二维材料沿着不同面内方向具有不同的能带结构，从而导致沿不同晶轴方向的载流子迁移率具有很大差异。基于黑磷的电输运各向异性特性，研究人员将其成功的应用于生物电子学领域。TianHe等人[35]首次报道了黑磷的人造突触晶体管器件（图1.2（a,b）），当背栅输入电脉冲信号时，沟道电子被黑磷的自然氧化物POX俘获，然后再缓慢释放回沟道材料，从而产生类似于生物突触后电流的响应特性，即实现了仿生突触功能。并且不同晶向的突触后电流响应不同，首次实现了仿生突触的异质性行为。2015年，缪峰课题组[37]首次研究了ReS2由于低晶格对称性导致的机械性能以及电子输运性质上的各向异性，将晶格方向作为新的器件设计参数，成功制备出基于ReS2的高性能逻辑反相器。2018年，YangShengxue等研究人员[38]发现SnSe扶手椅方向的载流子迁移率是其锯齿方向的5.8倍，这是目前二维各向异性材料报道的最高的各向异性比值。在光电特性方面，各向异性的光电探测器是低晶格对称性二维材料的另一个重要应用。其应用可分为两种：一种是制作各向同性的电极或仅制作一对电极，但使用偏振光。另一种是沿不同方向制备电极但使用普通光。前者光电探测器主
1绪论5要基于各向异性的光吸收，而后者主要基于各向异性的电输运。2018年，翟天佑课题组[36]制备了基于少层GaAs2的偏振敏感光电探测器（图1.2（c,d）），结果发现，偏振光沿a方向时光电流远大于b方向的光电流，且二向色比高达2，这种线性二向色性行为表明GaAs2在偏振探测领域巨大的应用前景。2019年，ZhangChenXi等人[39]制备了基于各向异性SnSe的全光开关器件。使用800nm的光泵浦，通过连续改变波信号的偏振来调制连续波的信号光，以一种新颖的方式实现开关模式。图1.3基于各向异性二维材料的热电及SERS方面应用（a）SnSe中沿不同晶向的ZT值[40]，（b）300k时，单层黑磷中沿x方向和y方向的ZT值[36]，（c）黑磷与CuPc分子各向异性电荷相互作用示意图[42]，（d）CuPc分子1450cm-1拉曼峰强度极化图热电效应是指由温度梯度产生电势差从而实现热能转换电能的现象，热电材料的性能取决于热电系数=2/，其中，为塞贝克系数，为电导率，为温度，为热导率。具有高ZT值的热电材料能够将工业废热转化为电能，在未来的能源危机挑战中具有广泛的应用前景。在热电特性方面，大量的理论预测表明，各向异性材料SnSe具有优异的热电性能。据报道[40]SnSe沿b轴和a轴分别具有高达2.6和2.3的热电系数（图1.3（a,b）），是目前报道的热
本文编号：3098940
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