温和氢气等离子体对薄层二硫化钼的影响研究

薄层二硫化钼(MoS2)作为一种二维过渡金属硫属化合物(TMDC)具有较好的光学和电学特性,在目前的半导体光电功能器件领域中具有良好的应用前景.本文主要采用一种温和等离子体技术并在以氢气作为先驱气体的环境下对薄层二硫化钼进行处理,研究处理前后以及后续退火后薄层二硫化钼的光学与电学特性的变化.研究表明,氢原子在温和等离子体的作用下会渗入薄层MoS2,从而改变原始的晶格结构并影响MoS2的晶格振动,导致荧光淬灭,同时使薄层MoS2趋于本征或者p型.后续退火会引起极少数MoS2分子与氢原子的重新键合,从而改变其带隙.     

O、Se和Te掺杂对单层MoS2电子能带结构和光学性质的影响

利用密度泛函理论第一性原理,计算了本征单层MoS2以及O、Se和Te掺杂单层MoS2的结构参数、能带结构、氧化还原电势、态密度、光吸收特性和光催化潜力.结果表明,本征和掺杂单层MoS2的晶胞参数、键长随原子半径的增大而增大,键角随原子半径的增大而减小.掺杂后禁带宽度变小,导电性增强.本征和掺杂的单层MoS2的导带底电位负于水解制氢反应的还原势,其价带顶电位正于水解制氢反应的氧化势,均具有光催化水解制氢的潜力.但是,本征和O掺杂,由于价带顶与导带底电位相应于水的氧化还原势和电子空穴需求量均存在不平衡,使其光解水性能不理想.然而,Se和Te掺杂可以平衡其还原与氧化能力,改善单层MoS2的光催化的性能,其中Se掺杂改善效果最为明显.同时,掺杂后的单层MoS2对可见光吸收效率增强.此研究有助于筛选合适的单层MoS2掺杂元素,提高单层MoS2材料的光催化水解制氢性能.     

Y,Zr,Nb掺杂对单层MoS2电子结构的影响

本文基于第一性原理的方法研究了Y、Zr、Nb在Mo位掺杂单层MoS2的能带结构和态密度.研究发现:Y、Zr、Nb三种杂质在Mo位掺杂使杂质原子附近的键长发生畸变,畸变最大的是Y掺杂体系;Y、Zr、Nb的掺杂改变了单层MoS2能能带结构,使掺杂体系向导体转变;对于Y、Zr、Nb共掺杂体系,Y、Zr共掺杂增强了单层MoS2导电性能;Y、Nb共掺杂单层MoS2的费米能级穿过杂质能级,此处的能级处于半满状态,容易成为电子的俘获中心;Zr、Nb共掺杂体系的禁带中出现了多条杂质能级,同时导带能量上移;Y、Zr、Nb共掺杂可以很大程度改变单层MoS2材料的电子结构.     

不同元素掺杂M oS2对CO催化氧化的计算研究

基于密度泛函理论,采用了Dmol3模块对几种不同元素(Fe、Ni、Cu、Zn、Pd和Si)掺杂MoS2所形成的单原子催化剂的性能进行了第一性原理计算.首先分析了掺杂元素与载体之间的结合强度,发现Fe、Ni和Si与MoS2具有良好的结合稳定性.另外,分析了几种X-MoS2对CO催化氧化的性能,计算比较了对CO和O2的吸附能,遵循顺序如下:Pd相似文献   

P型微晶硅氧薄膜光电性能研究

本工作采用甚高频等离子体化学气相沉积(VHF-PECVD)技术制备了P型微晶硅氧窗口层薄膜,讨论了P型微晶硅氧的光电特性随硼烷掺杂率的变化.采用紫外-可见透射光谱,拉曼光谱,傅立叶变换红外吸收光谱(FTIR),暗电导测量对薄膜的光电特性进行了表征.结果表明,P型微晶硅氧材料均表现为微晶态,随着硼烷掺杂率增加,晶化程度逐步降低,暗电导率快速减小,光学带隙持续降低.该结果可归因于硼烷掺杂的增加抑制晶化使得非晶成分增多,有效掺杂率降低导致薄膜电导率下降,另一方面,对硅氧物相分离的阻碍作用导致薄膜带隙下降.硼烷掺杂率为0.4;样品的电导率高达0.158 S/cm且光学带隙为2.2 eV,兼具高透射性和良好电导率,可作为高效硅基太阳电池的窗口层.     

高分散二硫化钼复合纳米纤维的制备及表征

以二硫化钼(MoS2)粉体为原料、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,采用超声辅助液相剥离法制备了MoS2纳米片,利用静电纺丝技术制备了MoS2复合纳米纤维.采用紫外可见吸收光谱(UV-vis)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱(Raman)表征了MoS2纳米片和复合纳米纤维的形貌、尺寸及分散性.结果表明,经超声辅助剥离制备的MoS2纳米片为单层或少层结构,其尺寸为50～100 nm.掺杂MoS2纳米片的复合纳米纤维具有光滑的表面和均匀的直径(～730 nm),MoS2纳米片在纤维内能均匀分散、无聚集,表明MoS2纳米片与PVP纤维有着良好的兼容性.     

还原氧化石墨烯/MoS2与碳纳米管/MoS2作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

通过水热法成功制备出还原氧化石墨烯/MoS2(RGO/MoS2)与碳纳米管/MoS2(CNTs/MoS2)纳米复合材料,采用XRD,SEM以及TEM分别对纳米复合材料样品进行了分析和表征,结果表明所制备的复合材料中MoS2与还原氧化石墨烯、碳纳米管很好地结合在一起.用UMT-2多功能摩擦试验机测试其作为液体石蜡添加剂的摩擦磨损性能,并对其摩擦机理进行了分析.研究发现,与纯的MoS2相比,一定比例的RGO/MoS2纳米复合材料作为润滑油添加剂的摩擦系数降低了18;,相对磨损量减少55;;与碳纳米管增强的纳米复合材料相比,RGO/MoS2纳米复合材料具有更好的摩擦磨损性能.     

95;Ar+5;H2气氛退火对Ag/MoS2和Ag/BN/MoS2薄膜形貌和结构的影响

采用射频(RF)磁控溅射在室温下连续逐层沉积,然后在95;Ar+5;H2混合气氛中进行500 ℃低温退火制备了Ag/MoS2和Ag/BN/MoS2纳米薄膜,采用拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)对其结构、组成和表面形貌进行了研究.结果表明:所制备的纳米膜均匀连续,界面紧密巨清洁.95;Ar+5;H2混合气氛中退火能强烈影响顶部MoS2层的形貌并有效去除MoS2中的杂质氧改善其结晶性、稳定性和结构完整性;顶部MoS2层在沉积态时呈细小颗粒状,退火后呈片层状和颗粒状混合形态,特别是引入BN 层后促进了其向更大更薄的片状转变,巨MoS2薄膜由块状变成类层状结构.另外,电性能表征显示Ag/MoS2具有良好的欧姆接触巨电阻率低,引入BN层使得Ag与BN以及BN与MoS2的界面处产生肖特基势垒从而使Ag/BN/MoS2具有整流特性.     

基于温和等离子体技术的二硫化钨可控减薄

二硫化钨(WS2)作为二维过渡金属硫族化合物(TMDs)中的一员,具有独特的光学和电子性能,引起学术界和产业界的高度关注和广泛研究.当厚层WS2转变为少层甚至单层WS2时,其能带结构由间接带隙转为直接带隙,因此可用于光电探测器,和电致发光器件等.本文采用一种处于电容放电模式(E-mode)下的温和电感耦合等离子体对WS2进行减薄.通过使用不同的RF功率密度,厚层WS2可以被快速减薄,而少层WS2可以被逐层减薄.拉曼和荧光表明,随着WS 2样品被减薄,其荧光显著增强.本研究为对二维材料的可控减薄提供了新途径.     

高质量硼掺杂单晶金刚石同质外延及电学性质研究

突破高质量、高效金刚石掺杂技术是实现高性能金刚石功率电子器件的前提。本文利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,以三甲基硼为掺杂源,制备出表面粗糙度0.35 nm,XRD(004)摇摆曲线半峰全宽28.4 arcsec,拉曼光谱半峰全宽3.05 cm^-1的高质量硼掺杂单晶金刚石。通过改变气体组分中硼元素的含量,实现了10¹⁶~10²⁰ cm^-3的p型金刚石可控掺杂工艺。随后,研究了硼碳比、生长温度、甲烷浓度等工艺条件对p型金刚石电学特性的影响,结果表明:在硼碳比20×10^-6、生长温度1 100 ℃、甲烷浓度8%、腔压160 mbar(1 mbar=100 Pa)时p型金刚石迁移率达到207 cm²/(V·s)。通过加氧生长可以提升硼掺杂金刚石结晶质量,降低杂质散射。当氧气浓度为0.8%时,样品空穴迁移率提升至 614 cm²/(V·s)。