薄層二硫化鉬的電催化性能及FET器件研究.pdf

1、能源環(huán)境的危機(jī)以及人們對高性能材料的需求促使人們尋求清潔、高效以及高性能的新材料。自2004年英國科學(xué)家Geim研究組通過微機(jī)械剝離的方法獲得單層石墨烯以來，由于其優(yōu)異的物理及化學(xué)特性備受關(guān)注，并且在微電子器件、能源存儲轉(zhuǎn)化等方面具有廣泛應(yīng)用，使得具有優(yōu)異電學(xué)和光學(xué)性能的層狀二維材料得到廣泛探究。過渡族金屬硫?qū)倩衔锏慕Y(jié)構(gòu)與石墨烯類似，層內(nèi)為強(qiáng)的共價鍵鍵合，層間為vanderWaals鍵鍵合，這樣的結(jié)構(gòu)使它能夠被剝離為薄層甚至是單層。M

2、oS2在塊材時是一種間接帶隙半導(dǎo)體，帶隙大小為1.3eV，當(dāng)層數(shù)減小時，其帶隙逐漸增大，并且在單層時其帶隙轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋?，帶隙大小?.95eV。由于MoS2具有優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、化學(xué)物理性質(zhì)，已廣泛應(yīng)用于場效應(yīng)晶體管、光電器件、能量存儲和電化學(xué)催化等方面。MoS2應(yīng)用在電化學(xué)析氫催化劑時，其催化活性位點(diǎn)位于MoS2納米片的邊緣，而MoS2納米片的內(nèi)部是催化惰性的。此外，二硫化鉬是半導(dǎo)體，其導(dǎo)電性能有限。因此，要提高二硫化鉬的催化性能，

3、需提高其導(dǎo)電性能，減少M(fèi)oS2的堆疊，使更多的催化活性位點(diǎn)暴露出來。而在場效應(yīng)晶體管中，MoS2是一個有望替代硅材料的新材料。但是目前二硫化鉬制作的背柵極場效應(yīng)晶體管室溫遷移率在10-1至101cm2V-1s-1量級，急需提高其性能。
　　本文首先通過固相法制備了金屬性的NbSe2納米帶，之后將NbSe2作為支撐材料，通過水熱的方法在NbSe2納米帶的表面外延生長MoS2納米片，得到復(fù)合核殼結(jié)構(gòu)的納米帶。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)有效的減少了二

4、硫化鉬的堆疊效應(yīng)，使更多的催化活性位點(diǎn)暴露出來，而且金屬性的二硒化鈮可以提高材料的導(dǎo)電性，從而提高樣品的電催化產(chǎn)氫效率。通過SEM、TEM、XRD、XPS等方法表征樣品的結(jié)構(gòu)和成分。
　　通過固相反應(yīng)法制備二硫化鉬納米片，再壓片后通過二次燒結(jié)的方法獲得大尺寸多晶二硫化鉬。這是一種極其簡單并可大量制備多晶二硫化鉬的方法。樣品經(jīng)微機(jī)械剝離，獲得薄層MoS2用于制作背柵極場效應(yīng)晶體管，研究其室溫和低溫下的輸運(yùn)性能。通過XRD、TEM、X