自非层状γ-Cul制备二维纳米片、范德华异质结及其表征

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1、学校代号10532学号S151100963分类号密级硕士学位论文自非层状γ-CuI制备二维纳米片、范德华异质结及其表征学位申请人姓名姚康康培养单位化学化工学院导师姓名及职称胡家文教授学科专业化学研究方向二维半导体材料论文提交日期2018年5月学校代号：10532学号：S151100963密级：湖南大学硕士学位论文自非层状γ-CuI制备二维纳米片、范德华异质结及其表征学位申请人姓名：姚康康导师姓名及职称：胡家文教授培养单位：化学化工学院专业名称：化学论文提交日期：2018年5月论文答辩日期：2018年5月26日答辩委员会主席：余刚教授Synthesisandcharacterizat

2、ionoftwo-dimensionalnanosheetsandvanderWaalsheterostructuresfromnon-layeredγ-CuIbyYaoKangkangB.S.(ShanxiDatongUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofScienceinchemistryintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorHUJiawenMay,2018硕士学位

3、论文摘要二维材料具有超薄的几何形状和独特的厚度依赖的物理特性，可作为新一代电子和光电子器件材料，因而备受关注。其中，一些二维材料还可以灵活地结合，形成化学组成和电子结构可调的新的范德华异质结。和传统的半导体异质结不同，范德华异质结中的材料之间无需晶格匹配，从而为异质结材料的集成提供了更灵活的方法。目前，已发展出的二维纳米片通常局限于层状材料。这是因为在这些材料中，层内原子通过共价键结合；层与层之间则通过弱的范德华力结合在一起，因而可以很容易地剥离或生长成单层或少层纳米片。显然，从非层状材料中制备出二维纳米片可以极大丰富和拓展二维材料的种类。但是，由于非层状材料中原子之间通过共价键结

4、合，该方面的研究仍是一个巨大的挑战。本论文以非层状的γ-CuI为研究对象，采用简单的物理气相沉积法制备出了γ-CuI二维纳米片和范德华异质结，并系统地研究了它们的化学成分、结构及电学性能。论文主要研究内容如下：(1)自非层状γ-CuI合成二维γ-CuI纳米片。本论文采用简单的物理气相沉积方法合成二维纳米片，并系统研究了生长温度、氩气流量、生长时间及基底与源的距离等因素对γ-CuI纳米片大小、厚度和质量的影响。光学显微（OM）、电子扫描显微镜(SEM)、拉曼光谱、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和选择区域电子衍射(SAED)等研究显示：所制备的纳米片为三角形和六边形，具

5、有不同的尺寸(1-10μm)和厚度(1-300nm)；纳米片的晶相和体相γ-CuI的晶相一致（为立方相），而且均为单晶结构。(2)γ-CuI/WSe2和γ-CuI/WS2范德华异质结的制备。以WSe2和WS2二维纳米片为模板，本论文采用两步生长法制备了γ-CuI/WSe2和γ-CuI/WS2范德华异质结。光学显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱等研究证明了所得到的WSe2和WS2是高质量的单层纳米片；采用相同的研究手段确认制备出了γ-CuI/WSe2和γ-CuI/WS2范德华异质结。(3)γ-CuI纳米片和γ-CuI/WS2范德华异质结构的电学特性。采用电子束曝光技术和热蒸发技术在γ-C

6、uI纳米片和γ-CuI/WS2范德华异质结上构造出150nm厚的金接触电极，形成二维器件。电学研究表明γ-CuI纳米片显示出低的电阻率(约为0.3Ω·cm)，而γ-CuI/WS2范德华异质结构则显示出很好的p-n二极管的整流行为。关键词：非层状二维材料；γ-CuI纳米片；范德华异质结；电学性质II自非层状γ-CuI制备二维纳米片、范德华异质结及其表征AbstractTwo-dimensional(2D)materialshaveattractedsignificantattentionasanewgenerationofatomicallythinmaterialfornext-g

7、enerationelectronicandoptoelectronicdevicesduetotheirultrathingeometryanduniquethickness-dependentphysicalproperties.Amonst,some2Dmaterialscanbefurthercombined,producingnewvanderWaalsheterostructureswithtunablechemicalcompositionandelec