Te超薄膜在石墨烯襯底上的外延生長與電子結(jié)構(gòu)調(diào)控

2023《te超薄膜在石墨烯襯底上的外延生長與電子結(jié)構(gòu)調(diào)控》CATALOGUE目錄引言te超薄膜的外延生長研究石墨烯襯底的制備與表征te超薄膜在石墨烯襯底上的外延生長實驗及性能表征te超薄膜/石墨烯復合材料的電子結(jié)構(gòu)調(diào)控研究結(jié)論與展望01引言石墨烯作為一種二維材料，具有優(yōu)異的電學、熱學和機械性能，在電子器件、能源存儲和生物醫(yī)學等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。TMDs材料在光電器件、光伏、電池等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，而石墨烯與TMDs的結(jié)合可以進一步增強這些性能。因此，研究石墨烯與TMDs的結(jié)合及其對石墨烯電子結(jié)構(gòu)和性能的影響具有重要的科學意義和應(yīng)用價值。近年來，石墨烯基復合材料成為了研究的熱點，其中過渡金屬硫化物（TMDs）與石墨烯的結(jié)合可以進一步優(yōu)化石墨烯的性能和應(yīng)用。研究背景與意義研究目的本論文旨在研究te超薄膜在石墨烯襯底上的外延生長及其對石墨烯電子結(jié)構(gòu)的影響，并探索其在光電器件等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。研究方法本論文采用實驗和理論相結(jié)合的方法，首先通過實驗手段制備te超薄膜/石墨烯復合材料，然后利用掃描電子顯微鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）、X射線衍射（XRD）等表征手段對其結(jié)構(gòu)和性能進行詳細研究。研究目的和方法研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)1.te超薄膜在石墨烯襯底上的外延生長研究；2.te超薄膜/石墨烯復合材料的物理性質(zhì)和電學性能研究；4.te超薄膜/石墨烯復合材料的應(yīng)用前景展望。3.te超薄膜/石墨烯復合材料的光電性能研究；研究內(nèi)容：本論文主要分為以下幾個部分02te超薄膜的外延生長研究外延生長定義外延生長是一種晶體生長技術(shù)，通過在單晶襯底上生長一層或多層薄膜，以獲得具有特定物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特性的材料。te超薄膜的外延生長原理外延生長特點外延生長具有晶體結(jié)構(gòu)和化學成分的連續(xù)性，因此可以獲得高質(zhì)量、一致性好的薄膜材料。外延生長原理外延生長主要依賴于襯底和外延層的晶格匹配和化學兼容性，通過控制生長條件如溫度、壓力、氣氛等，實現(xiàn)外延層的擇優(yōu)取向生長。實驗過程將石墨烯基底進行預處理，然后在一定的溫度和氣氛下，通過分子束外延或化學氣相沉積等方法，在石墨烯上外延生長te超薄膜。實驗材料選擇石墨烯作為襯底材料，制備te超薄膜的外延生長樣品。實驗參數(shù)通過調(diào)整生長參數(shù)如溫度、束流、壓強等，控制te超薄膜的生長厚度和結(jié)構(gòu)質(zhì)量。te超薄膜的外延生長實驗te超薄膜的外延生長性能表征利用原子力顯微鏡等手段，觀測te超薄膜表面形貌，如表面粗糙度、顆粒大小等。表面形貌表征晶體結(jié)構(gòu)表征化學成分表征電學性能表征通過X射線衍射、電子衍射等手段，分析te超薄膜的晶體結(jié)構(gòu)，如晶格常數(shù)、取向等。利用能量散射光譜、光電子能譜等手段，測定te超薄膜的化學成分，如元素組成、含量等。通過電學測試如電阻率、載流子濃度等，評估te超薄膜的電學性能。03石墨烯襯底的制備與表征化學氣相沉積(CVD)01利用碳源氣體在特定條件下與催化劑表面相互作用，在基底上生成石墨烯。這種方法制備的石墨烯質(zhì)量高，大面積，適用于工業(yè)生產(chǎn)。石墨烯襯底的制備方法剝離法02利用液態(tài)非氧化性溶劑與石墨晶體之間的作用力，通過反復剝離和轉(zhuǎn)移將單層石墨烯轉(zhuǎn)移到目標基底上。這種方法制備的石墨烯質(zhì)量高，但面積較小。生長轉(zhuǎn)移法03在銅或鎳等金屬基底上通過催化反應(yīng)生成石墨烯，然后將其轉(zhuǎn)移到目標基底上。這種方法制備的石墨烯面積較大，但質(zhì)量相對較低。通過探針掃描樣品表面，獲取表面形貌信息。這種方法可以獲得高分辨率的表面形貌圖像。原子力顯微鏡(AFM)通過電子束掃描樣品表面，獲取表面形貌信息。這種方法可以獲得大視野的表面形貌圖像。掃描電子顯微鏡(SEM)通過分析X射線在樣品表面的衍射情況，獲取表面晶體結(jié)構(gòu)信息。這種方法可以確定石墨烯的晶體結(jié)構(gòu)。X射線衍射(XRD)石墨烯襯底的表面形貌表征通過四個探針接觸樣品表面，測量電流和電壓，得到樣品的電阻率和電導率等導電性能參數(shù)。這種方法適用于大面積樣品的快速測量。四探針測試通過在樣品上加磁場，測量電流和電壓，得到樣品的載流子濃度和遷移率等導電性能參數(shù)。這種方法適用于薄膜樣品的精確測量。霍爾效應(yīng)測試石墨烯襯底的導電性能測試04te超薄膜在石墨烯襯底上的外延生長實驗及性能表征1te超薄膜在石墨烯襯底上的外延生長實驗23使用單層石墨烯作為襯底，通過分子束外延技術(shù)在1000℃下生長te超薄膜。生長過程中，控制Te流量和沉積速率，以實現(xiàn)厚度可控的外延生長。在石墨烯襯底上形成單層、雙層和三層te超薄膜。03檢測te超薄膜的晶體取向、晶格常數(shù)以及表面粗糙度等信息。te超薄膜的表面形貌和晶體結(jié)構(gòu)表征01使用原子力顯微鏡(AFM)對te超薄膜的表面形貌進行表征。02利用X射線衍射(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)技術(shù)對te超薄膜的晶體結(jié)構(gòu)和表面形貌進行深入分析。采用光電子能譜(PES)技術(shù)對te超薄膜的電子結(jié)構(gòu)進行測量。通過四探針測量技術(shù)，對不同層厚的te超薄膜進行電阻率和電導率的測量。分析te超薄膜的電子結(jié)構(gòu)和導電性能隨層厚的演變規(guī)律。te超薄膜的電子結(jié)構(gòu)和導電性能測試05te超薄膜/石墨烯復合材料的電子結(jié)構(gòu)調(diào)控研究電子結(jié)構(gòu)調(diào)控原理利用量子力學和固體物理理論，研究材料中電子的分布和能級結(jié)構(gòu)，通過改變材料的化學組成、晶格結(jié)構(gòu)等因素，實現(xiàn)對電子結(jié)構(gòu)的調(diào)控。電子結(jié)構(gòu)調(diào)控方法包括化學氣相沉積、分子束外延、脈沖激光沉積等生長方法，以及離子注入、金屬摻雜等后處理方法，可實現(xiàn)對電子結(jié)構(gòu)的精細調(diào)控。電子結(jié)構(gòu)調(diào)控原理和方法采用化學氣相沉積或分子束外延等方法，在石墨烯襯底上生長te超薄膜，確保材料結(jié)晶質(zhì)量和厚度可控。材料制備te超薄膜/石墨烯復合材料的電子結(jié)構(gòu)調(diào)控實驗利用光譜分析、掃描隧道顯微鏡等手段，對te超薄膜/石墨烯復合材料的電子結(jié)構(gòu)進行測量，獲取能級分布、載流子遷移率等信息。電子結(jié)構(gòu)測量分析te超薄膜/石墨烯復合材料的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，探索電子結(jié)構(gòu)調(diào)控對材料性能的影響機制。結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系研究電子結(jié)構(gòu)調(diào)控對導電性能的影響通過改變材料的能級結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)對載流子遷移率的調(diào)控，進而影響材料的導電性能。例如，增加te超薄膜的厚度可提高石墨烯的導電性能。電子結(jié)構(gòu)調(diào)控對材料性能的影響電子結(jié)構(gòu)調(diào)控對光學性能的影響改變材料的電子結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)對光吸收、光發(fā)射等光學性能的調(diào)控。例如，通過離子注入等方法改變te超薄膜的光學帶隙，可實現(xiàn)對其光學性能的調(diào)控。電子結(jié)構(gòu)調(diào)控對磁學性能的影響通過改變材料的電子結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)對自旋極化率、磁化強度等磁學性能的調(diào)控。例如，金屬摻雜可增強te超薄膜的磁學性能。06結(jié)論與展望研究成果總結(jié)發(fā)現(xiàn)Te超薄膜的電子結(jié)構(gòu)可以通過外加電場進行調(diào)控，且調(diào)控范圍較大。研究表明，Te超薄膜與石墨烯襯底之間的相互作用較強，對石墨烯的電子結(jié)構(gòu)具有顯著影響。成功制備出高質(zhì)量的Te超薄膜，并實現(xiàn)了在石墨烯襯底上的外延生長。研究不足與展望需要進一步研究Te超薄膜在不同石墨烯襯底上的外延生長行為，以揭示其生長機制。需要對Te超薄膜的電子結(jié)構(gòu)進行更深入的理論和實驗研究，以更好地理解其電子輸運特性。未來可以探索利用Te超薄膜制備新型石墨烯基電子器件的可