二维碘化镉及异质结、异质结阵列制备的研究

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1、学校代号10532学号S151100982分类号密级硕士学位论文二维碘化镉及异质结、异质结阵列制备的研究学位申请人姓名艾若奇培养单位化学化工学院导师姓名及职称段镶锋教授学科专业物理化学研究方向二维材料的合成论文提交日期2018年06月学校代号：10532学号：S151100982密级：湖南大学硕士学位论文二维碘化镉及异质结、异质结阵列制备的研究学位申请人姓名：艾若奇导师姓名及职称：段镶锋教授培养单位：化学化工学院专业名称：物理化学论文提交日期：2018年5月论文答辩日期：2018年5月答辩委员会主席：潘安

2、练教授GrowthofTwoDimensionalCadmiumIodideNanoplates,HeterostructuresandHeterostructuresArraysbyAIRuoqiB.S.(QufuNormalUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofScienceinPhysicalChemistryintheGraduateSchoolofHun

3、anUniversitySupervisorProfessorDUANXiangfengApril,2018由扫描全能王扫描创建硕士学位论文摘要近年来，单原子层材料--石墨烯，因其具有许多优异特性而引起人们巨大的研究兴趣，并且打开了探索各种二维材料（TwoDimensionalMaterials，2DMs）的大门。研究发现除石墨烯材料外，一些无机2DMs同样表现出了许多优异的特性。我们可以根据这些2DMs具有的独特性质按需要构建多种有应用前景的器件，例如电子、光电子、能源、透明电极和传感器等器件。通常来说

4、层状材料通过范德华力结合在一起，可以通过机械剥离或液相剥离的方法获得单层或少层纳米片。与传统具有悬挂键且容易发生表面吸附等现象的纳米结构相比，这些具有极少悬挂键的纳米片具有优异的电子学和光电子学特性。二维层状材料相邻原子层间没有直接化学键作用，使不同的二维材料不受晶格匹配的限制可以相互组合形成范德华异质结（vanderWaalsHeterostructures，vdWHs），具有一些原始组成材料不具有的功能与特性。本研究设计合成了碘化镉（CdI2）纳米片、碘化镉-二维过渡金属硫化物范德华垂直异质结以及基于

5、硫化钨（WS2）大单晶的范德华垂直异质结阵列。主要内容如下：（1）碘化镉（CdI2）纳米片的制备采用化学气相沉积（ChemicalVaporDeposition，CVD）的方法合成了碘化镉（CdI2）纳米片，并通过光学显微镜（Opticalmicroscope，OM）、原子力显微镜（Atomicforcemicroscope，AFM）、激光共聚焦拉曼光谱仪（Laserco-focusingRamanspectrometer）、扫描电子显微镜（Scanningelectronmicroscope，SEM），

6、X-射线衍射（X-raydiffraction，XRD）和透射电子显微镜（Transmissionelectronmicroscope，TEM）等进行了表征。CdI2纳米片在光学显微镜下呈现规则六边形和三角形形状，横向尺寸为2~10μm。原子力显微镜图显示CdI2纳米片表面平整，其厚度为5~200nm。选区电子衍射(SAED)表明CdI2纳米片是单晶结构。高分辨透射电镜图像清晰地显示出晶格条纹且无明显缺陷，证明CdI2纳米片结晶质量很高。对不同厚度的CdI2纳米片进行了拉曼光谱和荧光光谱研究，其中拉曼光-

7、1谱显示随着纳米片厚度的增加，拉曼峰位置基本在110cm处不变，但是信号越来越强。拉曼成像研究表明，制备的纳米片成分均一，且结晶质量好。此外，荧光光谱峰位置随着厚度减少出现了红移现象。（2）碘化镉-二维过渡金属硫化物范德华垂直异质结的制备采用化学气相沉积的方法成功合成了表面平整的单层、双层或少层的WS2、WSe2和MoS2纳米片。并通过OM、AFM和Raman进行了一系列的表征。WS2、WSe2和MoS2纳米片其平面尺寸分别约为50、20和5μm。用长有WS2、WSe2II二维碘化镉及异质结，异质结阵列制

8、备的研究和MoS2的Si/SiO2片为生长基片，采用前述的方法继续生长CdI2纳米片，获得了CdI2-MoS2、CdI2-WS2和CdI2-WSe2三种垂直异质结。光学显微镜照片显示底层二维过渡金属硫化物模板不仅引导成核位置，还能引导CdI2的生长并最终决定形成的CdI2纳米片的形状。进一步的拉曼光谱和拉曼成像研究证实了CdI2-WS2、CdI2-WSe2和CdI2-MoS2垂直异质结的空间结构。通过研究三种垂直异质结的光学显