多層二硫化鉬光晶體管研究

1、 學(xué)科分類號 0706本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計題 目（中文）:多層MoS2光晶體管研究 （英文）: Phototransistor of multilayers molybdenum disulfide 姓 名 康欣欣 學(xué) 號 2011130102 院 （系） 物理與信息科學(xué)學(xué)院 專業(yè)、年級 物理學(xué)專業(yè) 11級 指 導(dǎo) 教 師 周偉昌 二一五年 5 月湖南師范大學(xué)本科畢業(yè)論文誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出

2、重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 本科畢業(yè)論文作者簽名：（親筆簽名） 二一五年 月 日（打?。┮?、湖南師范大學(xué)本科畢業(yè)論文開題報告書 （本頁全打?。┱?文 題 目MoS2光晶體管研究作 者 姓 名康欣欣所屬院、專業(yè)、年級 物理與信息科學(xué)學(xué)院物理專業(yè) 2011年級指導(dǎo)教師姓名、職稱周偉昌預(yù)計字?jǐn)?shù)7000開題日期選題的根據(jù)：1）說明本選題的理論、實際意義近年來隨著石墨烯等二維層狀納米材料研究熱潮的興起,一類新型的二維層狀化合物類石墨烯二硫化鉬引起了物理、化學(xué)、電子、材料等很多領(lǐng)域研究人員的廣泛關(guān)注. 二硫化鉬(MoS2)作為典型的過渡金屬層狀

3、二元化合物,其良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,可被廣泛應(yīng)用于固體潤滑劑、電極材料和反應(yīng)催化劑等領(lǐng)域。 2）綜述國內(nèi)外有關(guān)本選題的研究動態(tài)和自己的見解近年來, 單層以及多層輝鉬材料由于具有優(yōu)異的半導(dǎo)體性能, 非常有可能超過石墨烯成為硅的替代者而引起納電子領(lǐng)域的廣泛關(guān)注.多層二硫化鉬在光學(xué)傳感器上的應(yīng)用也逐漸為人們所探索。本文對于體材料、單層及多層二硫化鉬的電子能帶結(jié)構(gòu)及光學(xué)性質(zhì)進行了研究?？蓱?yīng)用于光晶體管以及傳感器等方面主要內(nèi)容： 由于多層二硫化鉬材料的極大多方面潛在的應(yīng)用價值，該論文將對其應(yīng)用方向做出概述，分析該材料結(jié)構(gòu)，介紹二硫化鉬材料機械剝離方法，并制備二硫化鉬材料，使用光學(xué)顯微鏡觀察不同層態(tài)

4、的樣品，通過顏色對比找出較薄材料，并對合適的點進行標(biāo)記，最后使用光照進行研究電流的強弱，進而得出多層二硫化鉬（MoS2）的表征。研究方法：1.文獻資料法（查閱大量與層狀半導(dǎo)體的資料和書籍，與場效應(yīng)晶體管有關(guān)的資料書籍、文獻，以及近年來在公共期刊和著名網(wǎng)站上發(fā)表的相關(guān)文章作為研究參考依據(jù)）2.理論分析法（對所制備二硫化鉬材料的結(jié)構(gòu)進行科學(xué)理論分析，運用所學(xué)的層狀半導(dǎo)體知識，以結(jié)合所學(xué)的知識聯(lián)系所查閱資料分析MoS2半導(dǎo)體的剝離與表征在各領(lǐng)域的運用，并探究其各方面的性能）3、物理與數(shù)學(xué)相結(jié)合，新舊知識相聯(lián)系（通過層狀二硫化鉬等先前研究的理論基礎(chǔ)，實現(xiàn)知識的結(jié)合與聯(lián)系） （打?。┩瓿善谙藓筒扇〉闹饕?/p>

5、措施：完成期限：2015年2月22日-2012年5月5日預(yù)期進展：2013年3月1日- 2012年3月7日：選題及查閱資料，撰寫開題報告書2013年4月10號前：撰寫論文初稿并給指導(dǎo)老師評閱 2013年5月2日前：最后定稿并將相關(guān)電子文檔交給指導(dǎo)老師評閱2013年5月5日：論文答辯（打印）主要參考資料：（打?。┲笇?dǎo)教師意見：（在選題的理論和實際意義、論文框架、研究方法、論文完成期限等方面提出意見） （指導(dǎo)教師手寫）簽 名： （親筆簽名） 年 月 日開 題 報 告 會 紀(jì) 要時間 （記錄人手寫） 地點（記錄人手寫）與會人員（記錄人手寫）姓 名職務(wù)（職稱）姓 名職務(wù)（職稱）姓 名職務(wù)（職稱）會議記

6、錄摘要：（記錄選題的理論、實際意義的闡述、國內(nèi)外研究動態(tài)和報告人自己的見解；論文的主要內(nèi)容；研究方法；論文完成的期限和主要措施等）（記錄人手寫）會議主持人簽名：記錄人簽名：年 月 日指導(dǎo)小組意見（在選題意義、論文框架、選題是否合理、是否同意開題等方面提出意見）（由負(fù)責(zé)人本人手寫）負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日學(xué) 院 意 見負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日湖 南 師 范 大 學(xué)物理與信息科學(xué)學(xué)院指導(dǎo)教師指導(dǎo)畢業(yè)論文情況登記表論文（設(shè)計）題 目多層二硫化鉬光晶體管研究學(xué)生姓名康欣欣所屬專業(yè)、年級物理學(xué) 專業(yè) 2011 級 指導(dǎo)教師姓名周偉昌職 稱副教授學(xué) 歷指導(dǎo)時間指導(dǎo)地點指 導(dǎo) 內(nèi) 容學(xué)生簽名備 注2015.

7、3量子樓參考資料康欣欣2015.3量子樓問題咨詢康欣欣2015.4量子樓問題咨詢康欣欣2015.5量子樓論文審核康欣欣2015.5量子樓論文終審康欣欣2015.5理學(xué)院論文答辯康欣欣二、湖南師范大學(xué)本科畢業(yè)論文評審表 論文題目多層二硫化鉬光晶體管研究作者姓名康欣欣所屬院、專業(yè)、年級物理與信息科學(xué)學(xué) 院 物理學(xué)專業(yè)2011 級指導(dǎo)教師姓名、職稱周偉昌（副教授）字 數(shù)7000定稿日期2015/5/18中文摘要 石墨烯等納米材料展現(xiàn)了其獨特而優(yōu)異的電學(xué)性能。在21世紀(jì)信息科技時代，場效應(yīng)晶體管在我們生活中必不可缺。于是我們將納米材料特性與場效應(yīng)晶體管結(jié)合起來，多層二硫化鉬半導(dǎo)體是典型的過渡金屬層狀二

8、維化合物，是一種非常有前景的二維納米材料，層內(nèi)層間化學(xué)鍵不同，層內(nèi)以較強的分子鍵或者離子鍵結(jié)合而成，層間是較弱的范德華力，因此可以用電化學(xué)剝離或機械剝離的方法得到其相應(yīng)的薄層甚至單層材料。這種材料具有良好的電學(xué)、光學(xué)、化學(xué)和熱學(xué)性能，在很多領(lǐng)域都具有重要的應(yīng)用價值。比如在光電子、催化、氣體傳感、生物傳感、超級電容器、太陽能電池和鋰離子電池等各個領(lǐng)域。同時,作為類石墨烯單層過渡金屬化合物,單層MoS2憑借其優(yōu)秀的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)在輔助石墨烯甚至替代石墨烯上有著很好的前景,在晶體管制造和電子探針的應(yīng)用等方面也為人關(guān)注,而多層二硫化鉬在光學(xué)傳感器上的應(yīng)用也逐漸為人們所探索。本文對于多層二硫化鉬的光學(xué)性

9、質(zhì)進行了研究。本論文討論這種材料的應(yīng)用，研究二硫化鉬的結(jié)構(gòu)，將使用機械剝離法制備薄層二硫化鉬 ，二維功能材料具有極重要的研究價值和意義，它的研究與發(fā)展將在未來電子材料中發(fā)揮重要作用。關(guān)鍵詞（3-5個）二維納米材料；機械剝離；光晶體管英文摘要Graphene nano-materials such as showing its unique and excellent electrical properties. In the 21st century the age of information technology, field-effect transistors are indispen

10、sable in our lives. So we will Nano material characteristics and field effect transistor combines up, multilayer II sulfide Mo Semiconductor is typical of transition metal layer-like II dimension compounds, is a very has prospects of II dimension Nano material, layer within layer between chemical ke

11、y different, layer within to strong of molecular key or Ionic bond combines and into, layer between is weaker of van der Waals force, so can with electrochemical stripping or mechanical stripping of method get its corresponding of thin layer even single layer material. This material has excellent el

12、ectrical, optical, chemical, and thermal properties, has important applications in many sectors. In photonics, catalysis, for example, gas sensors, biological sensors, solar cells and lithium-ion battery, super capacitor and other fields. Meanwhile, as Graphene monolayer transition metal compounds,

13、single-layer MoS2, with its excellent optical and electrical properties in supplementary Graphene even replace Graphene has very good prospects, in the manufacture of transistors and electron probe also concern the application, and multi-tier applications in optical sensors of molybdenum disulfide h

14、as been explored for the people. This multi-layer optical properties of molybdenum disulfide were studied. Two-dimensional materials is extremely important to the value and significance of the research, its research and development will play an important role in the future electronic materials.關(guān)鍵詞（3

15、-5個）Two-dimensional nano-materials; mechnical exfoliation; optotransistor畢業(yè)論文指導(dǎo)教師評定成績評審基元評審要素評審內(nèi)涵滿分實評分選題質(zhì)量28%目的明確符合要求選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點和綜合訓(xùn)練的基本要求9理論意義或?qū)嶋H價值符合本學(xué)科的理論發(fā)展，有一定的學(xué)術(shù)意義；對經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展的應(yīng)用性研究中的某個理論或方法問題進行研究，具有一定的實際價值9選題恰當(dāng)題目規(guī)模適當(dāng)5難易度適中5能力水平28%查閱文獻資料能力能獨立查閱相關(guān)文獻資料，歸納總結(jié)本論文所涉及的有關(guān)研究狀況及成果，并恰當(dāng)運用5綜合運用知識能力能運

16、用所學(xué)專業(yè)知識分析、研究和闡述問題；論文內(nèi)容有適當(dāng)?shù)纳疃?、廣度和難度9研究方案的設(shè)計能力整體思路清晰；研究方案合理可行5研究方法和手段的運用能力能運用本學(xué)科常規(guī)研究方法及相關(guān)研究手段（如計算機、實驗儀器設(shè)備等）進行實驗、實踐并加工處理、總結(jié)信息9論文質(zhì)量34%文題相符較好地完成論文選題的目的要求5寫作水平論點鮮明；論據(jù)充分；條理清晰；語言流暢10寫作規(guī)范符合學(xué)術(shù)論文的基本要求。用語、格式、圖表、數(shù)據(jù)、量和單位、各種資料引用規(guī)范化、符合標(biāo)準(zhǔn)9論文篇幅文科類不少于10000字，理工科類不少于7000字，藝體類不少于5000字，外國語言文學(xué)類不少于5000個實詞。5成果的理論或?qū)嶋H價值成果富有一定的

17、理論深度和實際運用價值 5外文資料翻譯10%外文應(yīng)用能力外文文獻資料與論文相近或相關(guān)，譯文漢字?jǐn)?shù)為15002000字，體現(xiàn)一定的外語水平10總成績：評定等級：指導(dǎo)教師評審意見：（論文是否符合要求；理論和實際意義；選題是否恰當(dāng)；查閱文獻資料能力；綜合運用知識能力；研究方法和手段；文題是否相符；論文寫作水平、寫作規(guī)范；成果的理論和實際價值等） 指導(dǎo)教師簽名： 說明：評定成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個等級，總成績90100分記為優(yōu)秀，8089分記為良好，7079分記為中等，6069分記為及格，60分以下記為不及格。若譯文成績?yōu)榱?，則不計總成績，評定等級記為不及格。三、湖南師范大學(xué)本科畢業(yè)

18、論文答辯記錄表論文題目多層二硫化鉬光晶體管的研究作者姓名康欣欣所屬院、專業(yè)、年級物理與信息科學(xué)學(xué) 院 物理學(xué) 專業(yè) 2011年級指導(dǎo)教師姓名、職稱周偉昌 (副教授)答 辯 會 紀(jì) 要時間地點答辯小組成員（記錄人手寫）姓 名職務(wù)（職稱）姓 名職務(wù)（職稱）姓 名職務(wù)（職稱）答辯中提出的主要問題及回答的簡要情況記錄： 會議主持人簽名：記錄人簽名：年 月 日 答辯小組意見評語：評定等級： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日學(xué)院意見評語：論文學(xué)院最終評定等級： 負(fù)責(zé)人（簽名）： 學(xué)院 年月 日學(xué)校意見評語：評定等級： 負(fù)責(zé)人： 年月 日XIII目 錄摘要1Abstract21 引言31.1 二硫化鉬半導(dǎo)體材料的概述3

19、1.2 二硫化鉬半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)41.3 二硫化鉬半導(dǎo)體材料的應(yīng)用61.4 二硫化鉬半導(dǎo)體材料的制備方法61.5 本論文的目的及主要工作62 二硫化鉬納米結(jié)構(gòu)的合成與表征72.1實驗部分72.1.1 二硫化鉬樣品的制備72.1.2 二硫化鉬樣品的檢測72.2 結(jié)果與討論72.2.1 物相分析和形貌表征82.2.2光學(xué)特性分析132.3實驗及其結(jié)論14參考文獻15致謝1618多層二硫化鉬（MoS2）光晶體管的研究 物理學(xué)專業(yè) 2011級 康欣欣摘要：納米材料的特性與場效應(yīng)晶體管的特性相結(jié)合起來，因為多層二硫化鉬半導(dǎo)體是典型隨著21世紀(jì)信息科技時代的到來，場效應(yīng)晶體管在我們生活中已經(jīng)必不可缺。于是

20、我們可以將的過渡金屬層狀二維化合物，是一種非常有前景的二維納米材料，事實上，二維類石墨烯材料與單晶硅技術(shù)相比最重要的是在于二維材料易于集成，而且層內(nèi)層間化學(xué)鍵不同，層內(nèi)以較強的分子鍵或者離子鍵結(jié)合而成，層間是較弱的范德華力，因此可以用機械剝離的方法得到薄層二硫化鉬甚至單層二硫化鉬材料，制備方法也比較簡單。二硫化鉬材料具有良好的電學(xué)、光學(xué)、化學(xué)和熱學(xué)性能，在很多領(lǐng)域都具有重要的應(yīng)用價值。比如在光電子、催化、氣體傳感、生物傳感器、電容器、太陽能電池等多個領(lǐng)域。同時,作為類石墨烯單層過渡金屬化合物, 二硫化鉬依靠其具有良好的電學(xué)性質(zhì)以及光學(xué)性質(zhì)甚至可以替代石墨烯上有著很好的潛力,二硫化鉬在晶體管的制

21、造以及電子探針的運用等方面逐漸被人關(guān)注,然而多層二硫化鉬在光學(xué)傳感器上的運用也慢慢被科學(xué)家所研究。本文對于多層二硫化鉬的光學(xué)性質(zhì)進行了研究。本論文討論這種材料的應(yīng)用，首先制備二硫化鉬材料，并且將研究多層二硫化鉬的結(jié)構(gòu)，可以使用機械剝離法制備薄層二硫化鉬 ，通過光學(xué)、電子顯微鏡分析其二硫化鉬材料的厚度，然后具體分析二硫化鉬光晶體管研究的特性，因為二維功能材料具有極重要的研究價值和應(yīng)用意義，所以它的研究與發(fā)展將在未來電子材料以及光晶體管等方面發(fā)揮非常重要作用。關(guān)鍵詞：二維納米材料；機械剝離；光晶體管Research on molybdenum disulfide optical transisto

22、rKangxinxin,Grade2011,PhysicsAbstract：With the advent of the 21st century information technology, field-effect transistors has been indispensable in our lives. So we can will Nano material of characteristics and field effect transistor of characteristics phase combines up, because multilayer II sulf

23、ide Mo Semiconductor is typical of transition metal layer-like II dimension compounds, is a very has prospects of II dimension Nano material, actually, II dimension class graphite Ene material and silicon technology compared to most important of is is II dimension material easily integrated, and lay

24、er within layer between chemical key different, layer within to strong of molecular key or Ionic bond combines and into, layer between is weaker of van der Waals force, Mechanical exfoliation methods allow you to get a thin layer or even single layer of molybdenum disulfide molybdenum disulfide, met

25、hod of preparation is relatively simple. Molybdenum disulfide material with good electrical, optical, chemical, and thermal properties, has important applications in many sectors. In photonics, catalysis, for example, gas sensors, solar cells, bio-sensors, capacitors, and other fields. Meanwhile, as

26、 Graphene monolayer transition metal compounds, molybdenum disulfide relies on its excellent electrical and optical properties can even replace Graphene has a very good potential, molybdenum disulfide in the manufacture of transistors and electron microprobe using gradually being concerned, but mult

27、i-storey application of molybdenum disulfide in optical sensors also studied by scientists. This multi-layer optical properties of molybdenum disulfide were studied. This papers discussion this material of application, first preparation II sulfide Mo material, and will research multilayer II sulfide

28、 mo of structure，then specific analysis II sulfide Mo light transistor research of characteristics, because II dimension function material has very important of research value and application meaning, Its research and development in the future, such as transistors, light and electronic materials pla

29、ys a very important role.Key words：Two-dimensional nano-materials; mechnical exfoliation; optotransistor 1 引言1.1 二硫化鉬（MoS2）半導(dǎo)體材料的概述 石墨烯一直以來都是人們關(guān)注的焦點，但其表現(xiàn)出的無帶隙的能帶結(jié)構(gòu)并不適用于電路的制作，所以事實上，二維類石墨烯材料與單晶硅技術(shù)相比最重要的還是在于二維材料相比較石墨烯來說，更容易于集成，因此，具有與石墨烯相似結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，但是在能帶結(jié)構(gòu)上更加優(yōu)秀的二硫化鉬材料逐漸成為新型半導(dǎo)體材料的熱門材料，也逐漸成為科研者研究的對象，而且二維材料具有的

30、顯著特點就是三維塊狀材料均是層層堆砌而成的，層內(nèi)以較強的分子鍵或者離子鍵結(jié)合而成，層間是較弱的范德華力，單層二硫化鉬具有二維層狀的結(jié)構(gòu)，所以擁有非常大的表面積,表面積越大，對于氣體的吸附率越高,所以二硫化鉬材料在氣體傳感器這一方面具有很大的應(yīng)用以及開發(fā)價值。此外對比其他傳統(tǒng)的金屬氧化物制造的氣體傳感器,單層二硫化鉬氣體傳感器具有更好的化學(xué)穩(wěn)定性,降低了對工作環(huán)境的要求1。二硫化鉬在光學(xué)方面也具有很大的潛力，尤其是其光晶體管方向的研究。1.2 二硫化鉬（MoS2）半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu) 二硫化鉬(MoS2)是非常典型的過渡金屬層狀二元化合物,它在常溫常壓下為淺灰色并且?guī)в泄鉂傻姆勰?以輝鉬礦的形式在自

31、然界中天然存在2。它的化學(xué)式為MoS2，它的密度為4.80g/cm3，比石墨的密度大一些，硬度為1.01.5。當(dāng)溫度達到1185時，它開始溶化，當(dāng)溫度達到1370時開始分解，當(dāng)溫度達到1600時分解為金屬鉬和硫。在315的溫度下加熱時發(fā)生氧化化反應(yīng)，伴隨著的溫度的升高，它的氧化反應(yīng)速率變快。二硫化鉬不溶于任何溶劑，除了王水、煮沸的濃硫酸。二硫化鉬在自然界中一般以菱形晶系及六角晶系兩種晶體結(jié)構(gòu)存在,其中六角晶系結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。二硫化鉬體材料是由各個MoS2單層相對堆疊而成的,每個MoS2分子是由兩個S原子與一個Mo原子堆疊形成的結(jié)構(gòu)。 圖1.1 圖1.2 圖1.1為二硫化鉬粉末狀圖片 圖1.2為二

32、硫化鉬電學(xué)輸運圖片1.3 二硫化鉬（MoS2）半導(dǎo)體材料的應(yīng)用二硫化鉬不溶于任何溶劑，除了王水、煮沸的濃硫酸。它是一種非常重要的潤滑劑，特別適用于高溫高壓情況下。而且它的抗磁性，可作為線性光電導(dǎo)體和P型或N型導(dǎo)電性能的半導(dǎo)體，并且具有交換能量和整流的功能。二硫化鉬也可以用作烴類脫氫的催化劑。由于二硫化鉬的分散性好，并且不易粘結(jié)，所以把該物質(zhì)添加到不同油脂里，就會得到一種不粘結(jié)的膠體狀態(tài)，進而能增加油脂的潤滑性，這種特性可以運用到汽車潤滑劑以及大型機械的潤滑劑。它們在很多領(lǐng)域都具有重要的應(yīng)用價值。例如在光電子方面、氣體傳感器、電容器、太陽能電池等各個領(lǐng)域都很有很多應(yīng)用價值。尤其對于過渡金屬二硫化

33、物，它的電學(xué)、熱學(xué)性能以及光學(xué)等性能，這些都引起了廣大的研究人員的很大興趣。以過渡金屬原子（M）位于兩層硫族原子（X）夾層之中而形成的化學(xué)式為 MX2的化合物的過渡金屬二硫化物。其對應(yīng)的硫族為 S、Se、Te等元素，對應(yīng)的金屬元素為 Mo、W等。比如，當(dāng)前研究的較多的是二硫化鉬。單層二硫化鉬是直接帶隙的半導(dǎo)體材料，另外因為其在室溫下的開關(guān)閉可達到 108，所以它在邏輯電路、光伏器件、光發(fā)射二極管和光催化等領(lǐng)域具有極大的潛在應(yīng)用作用。而且二硫化鉬可以用于摩擦材料，它的主要作用是低溫時減少摩擦力，高溫時增大摩擦力，并且在摩擦材料中易揮發(fā)。 單層二硫化鉬具有二維層狀的結(jié)構(gòu)，所以擁有非常大的表面積,表

34、面積越大，對于氣體的吸附率越高,所以二硫化鉬材料在氣體傳感器這一方面具有很大的應(yīng)用以及開發(fā)價值。二硫化鉬在光學(xué)方面也具有很大的潛力，尤其是其光晶體管方向的研究。之所以二維層狀納米材料可以廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟多領(lǐng)域，由于層狀納米材料結(jié)構(gòu)的可調(diào)控性，進而可衍生出各種不同的性能。諸如: 選擇性紅外吸收材料、環(huán)境友好型催化材料、選擇性紫外阻隔材料、新型醫(yī)藥材料、環(huán)保型阻燃材料和特種軍工材料等。以上便知，二維層狀納米半導(dǎo)體材料擁有有獨特的電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)和力學(xué)等性能，并且由于這種功能材料又與微納加工技術(shù)相銜接，可以實現(xiàn)微電子器件、光敏器件的構(gòu)筑和元器件的集成，二維層狀納米材料在電子工業(yè)，并且在能源轉(zhuǎn)換方面

35、也具有不可估量的應(yīng)用潛力，有潛力成為新一代信息傳輸和儲存的核心材料。二維功能材料具有極重要的研究價值和意義，因此它的研究與發(fā)展將有力的推動信息革命。1.4 二硫化鉬（MoS2）半導(dǎo)體材料的制備方法每一個二硫化鉬分子與分子之間存在離子鍵，但是MoS2層與層之間是由微弱的范德華力相互連系，所以我們可以采取相應(yīng)的方法得到相應(yīng)的薄層甚至單層二硫化鉬材料，即這些材料可以用電化學(xué)剝離或機械剝離的方法得到其相應(yīng)的薄層甚至單層材料，通過破壞二硫化鉬層與層間的范德華力,使得體材料的二硫化鉬便切割為單層二硫化鉬。 實驗室經(jīng)常使用機械剝離的方法來制備二硫化鉬材料，用特殊的膠帶不停的粘連，從而獲得不同層數(shù)的二硫化鉬材

36、料，并將機械剝離的層狀二硫化鉬材料轉(zhuǎn)移到硅片上，然后用電子顯微鏡觀察其樣貌，并且選取的合適的二硫化鉬物質(zhì)，并做標(biāo)記，通過光刻，進行光晶體管的研究。1.5 本論文的目的以及主要工作由于多層二硫化鉬材料的極大多方面潛在的應(yīng)用價值，該論文將對其應(yīng)用方向做出概述，分析該材料結(jié)構(gòu)，介紹二硫化鉬材料機械剝離方法，并制備二硫化鉬材料，使用光學(xué)顯微鏡觀察不同層態(tài)的樣品，通過顏色對比找出較薄材料，并對合適的點進行標(biāo)記，最后使用光照進行研究電流的強弱，進而得出多層二硫化鉬（MoS2）的表征。2 二硫化鉬材料的合成與表征 2.1 實驗部分 2.1.1 二硫化鉬樣品的制備 首先取若干個面積約為1cm2的硅片，分別放到

37、兩個燒杯中，先注入少量丙酮，然后再用超聲波清洗大約5分鐘，然后再用去離子水沖洗，之后注入少量酒精，然后再用超聲波清洗大約5分鐘，之后用鑷子取出，放置在烘箱上，較光滑的面朝上，用烘箱加熱至160攝氏度，大約15分鐘，自然冷卻至室溫，然后再取一小塊二硫化鉬固體材料，用特殊的膠帶不停的粘連，從而獲得不同層數(shù)的二硫化鉬材料，將硅片放置在載玻片上，然后把膠帶放在硅片上，用手輕輕摩擦，從而將機械剝離的層狀二硫化鉬材料轉(zhuǎn)移到硅片上。 2.1.2 二硫化鉬樣品的檢測 掃描電鏡（SEM）照片采用日本電子JEOL JSM-6700F型掃描電子顯微鏡拍攝。其成像立體感強、視場大，主要用于觀察二硫化鉬結(jié)構(gòu)的形貌、幾何

38、結(jié)構(gòu)以及在樣品分布情況，測量二硫化鉬結(jié)構(gòu)的尺寸，通過顯微鏡， 2.2 實驗結(jié)果與討論 2.2.1 二硫化鉬物象分析和形貌表征不同顯微鏡下的二硫化鉬（a） 為光學(xué)顯微鏡下的層狀二硫化鉬，顏色接近底層顏色的說明該標(biāo)記的二硫化鉬材料越薄，顏色越亮，則說明該標(biāo)記的二硫化鉬材料越厚（b） 圖為電子顯微鏡下的層狀二硫化鉬，（c） 圖顯示它的垂直距離為164納米， 2.2.2 二硫化鉬光學(xué)特性分析我們都知道，光晶體管類似于三極管，所以我們可以通過控制外界條件，比如改變其柵源電壓、漏源電壓、不同頻率的光、實驗條件有無介質(zhì)等多種因素，通過控制變量的方法分別對層狀二硫化鉬進行光晶體管研究與分析，并得到如下幾組圖像

39、：對于（a）圖來說，當(dāng)外加反向的漏源電壓時，可以對比在真空中測量的和在非真空中測量的圖像，得出當(dāng)反向的漏源電源電壓大于0.5伏時，在真空中所對應(yīng)的漏源電流要稍微大于在非真空所對應(yīng)的漏源電流，當(dāng)漏源電壓在-0.5V0.3V之間時，真空中所對應(yīng)的漏源電流與非真空所對應(yīng)的漏源電流大小差不多相等，它們的漏源電流相差不大，但是，當(dāng)正向漏源電壓大于0.3伏特時，真空中所對應(yīng)的漏源電流變化的幅度要明顯大于非真空所對應(yīng)的漏源電流的變化幅度，也就是說，真空中所對應(yīng)的漏源電流此時依舊大于非真空所對應(yīng)的漏源電流。對于（b）圖來說，在非真空的條件下外加不同電壓下測得的漏源電流隨漏源電壓變化的五組圖像，對于-40V和-

40、20V所對應(yīng)的圖像來說，當(dāng)其漏源電壓為反向，-40V所對應(yīng)的漏源電流要大于-20V所對應(yīng)的漏源電壓，此時，漏源電流都隨著漏源電壓的減小而減小，但是-40V的漏源電流減小的幅度要稍微大于-20V所對應(yīng)的漏源電流減小的幅度；當(dāng)漏源電壓為0V時，兩條曲線所對應(yīng)的漏源電流都為0；當(dāng)其漏源電壓為正向時，漏源電流隨著漏源電壓的增大而增大，但是-40V所對應(yīng)的曲線中，漏源電流增大的幅度相較于-20V更為明顯一些;對于40V和20V所對應(yīng)的圖像，當(dāng)其漏源電壓為反向，40V所對應(yīng)的漏源電流要大于20V所對應(yīng)的漏源電壓，此時，漏源電流都隨著漏源電壓的減小而減??；當(dāng)漏源電壓為0V時，兩條曲線所對應(yīng)的漏源電流都為0；

41、當(dāng)其漏源電壓為正向時，漏源電流隨著漏源電壓的增大而增大，但是40V所對應(yīng)的漏源電流要大于20V所對應(yīng)的漏源電流；當(dāng)所加電壓為0時，對應(yīng)的漏源電流是最小的；然而，綜合以上幾種情況的圖像來分析，-40V所對應(yīng)的漏源電流最大，變化的幅度也更為明顯，0V所對應(yīng)的漏源電流最小，變化也最平緩。對于（c）圖來說，在真空的條件下外加不同電壓下測得的漏源電流隨漏源電壓變化的五組圖像，對于-40V和-20V所對應(yīng)的圖像，當(dāng)其漏源電壓為反向，-40V所對應(yīng)的漏源電流要大于-20V所對應(yīng)的漏源電壓，此時，漏源電流都隨著漏源電壓的減小而減小，而且變化比較大；當(dāng)漏源電壓為0V時，兩條曲線所對應(yīng)的漏源電流都為0；當(dāng)其漏源電

42、壓為正向時，漏源電流隨著漏源電壓的增大而增大，但是-40V所對應(yīng)的曲線中，漏源電流增大的幅度相較于-20V更為明顯一些；對于40V和20V所對應(yīng)的圖像，當(dāng)其漏源電壓為反向，40V所對應(yīng)的漏源電流要大于20V所對應(yīng)的漏源電壓，此時，漏源電流都隨著漏源電壓的減小而減?。划?dāng)漏源電壓為0V時，兩條曲線所對應(yīng)的漏源電流都為0；當(dāng)其漏源電壓為正向時，漏源電流隨著漏源電壓的增大而增大，但是40V所對應(yīng)的漏源電流要大于20V所對應(yīng)的漏源電流；而對于0V電壓的圖像時，不管其漏源電壓是否為正向，漏源電流卻相差不大；五次測量數(shù)據(jù)都是在漏源電壓為0V時，所對應(yīng)的漏源電流為0，也就是說五條圖像的交點依舊在漏源電壓為0V

43、時，與（b）圖在某些結(jié)論上是相似的。對于（d）圖來說，當(dāng)所加漏源電壓為反向為0.1V時，當(dāng)柵源電壓處于-20V-5V時，對應(yīng)的漏源電流逐漸減小并且方向為反方向，當(dāng)柵源電壓處于-5V10V時，對應(yīng)的漏源電流變化很小并且接近0；當(dāng)柵源電壓處于10V20V時，對應(yīng)的柵源電流逐漸增大，并且為反向增大；當(dāng)漏源電壓為0.1V或者0.5V時，當(dāng)柵源電壓處于-20V-5V時，對應(yīng)的漏源電流逐漸減小并且方向為正方向；當(dāng)柵源電壓處于-5V10V時，對應(yīng)的漏源電流變化很小并且接近0；當(dāng)柵源電壓處于10V20V時，對應(yīng)的柵源電流逐漸增大，但是增大的幅度很緩慢；不同漏源電壓的情況下，柵源電壓與漏源電流的關(guān)系圖像：對于（

44、a）圖來說，當(dāng)所加的漏源電壓為0時，在柵源電壓處于-40V-25V的時候，伴隨著柵源電壓的減小，漏源電流也在逐漸減小，當(dāng)柵源電壓處于-25V5V時，伴隨著柵源電壓的增大，漏源電流在逐漸增大，但是增大的幅度很小，在柵源電壓處于-15V5V時，隨著柵源電壓的增大，漏源電流在逐漸增大，但是增大的幅度很大。對于（b）圖來說，當(dāng)所加的漏源電壓為0.01V時，在柵源電壓處于-40V-25V的時候，隨著柵源電壓的減小，漏源電流減小，并且減小的幅度很大；當(dāng)柵源電壓處于-25V-10V時，隨著柵源電壓的增大，漏源電流在逐漸增大，但是增大的幅度很緩慢；當(dāng)柵源電壓處于-10V5V時，隨著柵源電壓的增大，漏源電流在逐

45、漸增大，但是增大的幅度很快，能明顯看出。對于（c）圖來說，對于漏源電壓為-0.04V和-0.05V時，當(dāng)柵源電壓處于-20V-15V時，漏源電流快速減小，當(dāng)柵源電壓處于-15V-10V時，漏源電流隨著柵源電壓的增加而增大；當(dāng)柵源電壓處于-10V5V時，漏源電流隨著柵源電壓的增加而增大，此時增大幅度比較緩慢，當(dāng)柵源電壓處于5V15V時，漏源電流隨著柵源電壓的增加，漏源電流快速增加；隨后，當(dāng)柵源電壓的逐漸增大時，漏源電流逐漸減小。對于漏源電壓為-0.02時，當(dāng)柵源電壓處于-20V0V時，漏源電流隨著柵源電壓的增加，漏源電流增加；當(dāng)柵源電壓處于0V5V時，漏源電流隨著柵源電壓的增加，漏源電流緩慢增加

46、；當(dāng)柵源電壓處于5V20V時，漏源電流隨著柵源電壓的增加，漏源電流快速增加；隨后，當(dāng)柵源電壓的逐漸增大時，漏源電流逐漸減小。對于（d）圖來說, 當(dāng)所加的漏源電壓為-0.33V時，在柵源電壓處于-20V0V的時候，隨著柵源電壓的減小，漏源電流急劇減??；在柵源電壓處于0V10V的時候，隨著柵源電壓的增大，漏源電流繼續(xù)減小，在柵源電壓等于10V時，漏源電流達到最?。辉跂旁措妷禾幱?0V20V的時候，隨著柵源電壓的增大，漏源電流漸漸增大，但是依舊為反方向增大。不同波長的光照情況下，柵源電壓與漏源電流的關(guān)系：對于（a）圖，當(dāng)漏源電壓為0V時，用紅光進行拉曼光譜時，隨著柵源電壓的變化，漏源電流先增大后減小

47、，并且當(dāng)柵源電壓等于-30V時，漏源電流達到最小值；當(dāng)用綠光進行拉曼光譜時，隨著柵源電壓的變化，漏源電流先增大后減小，并且當(dāng)柵源電壓等于-25V時，漏源電流達到最小值；綜合比較紅光和綠光的拉曼光譜，分界點為當(dāng)柵源電壓等于-25V時，在柵源電壓處于-40V-25V時，綠光所對應(yīng)的漏源電流大于紅光的漏源電流；當(dāng)柵源電壓處于-40V-25V時，紅光所對應(yīng)的漏源電流大于綠光的漏源電流， 而且當(dāng)入色光的波長不同時，所對應(yīng)的圖像的峰值也有所不同。對于（b）圖，當(dāng)漏源電壓為-0.1V時，用紅光進行拉曼光譜時，隨著柵源電壓的變化，漏源電流一直在增大，用不同波長的光進行拉曼光譜時，紅光所對應(yīng)的拉曼光譜的漏源電流要大于綠光所對應(yīng)的拉曼光譜的漏源電流。對于（c）圖來說，對于漏源