过渡金属二硫族化物二维材料介电常数的测量开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

2004年,曼切斯特大学(University of Manchester)的Geim 小组成功分离出单原子层的石墨材料-石墨烯(graphene),从而提出了二维材料的概念。在之后的十几年,科学家在追逐石墨烯的同时,一大批石墨烯之外的二维材料也被相继开发出来,过渡金属二硫族化合物(TMD)是二维材料家族的一大重要分支。

纳米材料具有较大的表面积/体积比和量子效应,因此,具有不同于体材料的优异性能。石墨烯作为一种比较成功的二维材料,其优异的电子结构、电传导性和较大的强度吸引了广大研究者们的注意。但是石墨烯的零带隙这一缺陷严重限制了它在某些领域中的应用。近年来,由于过渡金属硫化物材料(如MoS2、MoSe2、WS2、WSe2、NbS2等)具有半导体或超导性质,且在纳米级光电子学等领域广泛应用,因而引起了广大研究者们的兴趣。过渡金属硫化物二维材料不仅可以应用于电子学领域、能源技术领域、先进工程材料领域,而且还可以广泛地应用于自旋电子学领域。

二维过渡金属硫化物的化学式是MX2,M是指过渡金属元素(例如钼、钨、铌、铼、钛),X是指硫族元素(例如:硫、硒、碲)。通常,单层过渡金属硫化物呈现一种X-M-X的三明治结构。许多二维过渡金属硫化物的能带间隙在1-2eV范围内,随着层数的减少,能带间隙增加。一些二维过渡金属硫化物,例如钼和钨构成的硫族化合物,当材料为多层结构时,能带是间接带隙,当材料剥离成单层时,能带结构转变成了直接带隙。单层的二维过渡金属硫化物拥有直接带隙能带结构,可以提高光发射效率,为制备高性能光电器件带来了契机。块状二硫化钼的能带间隙是1.2eV,通过光致发光作用,三层、双层、单层的二硫化钼能带间隙分别增加到1.35、1.65、1.8eV。由于载流子在2D平面的量子限制效应,其他类型的二维过渡金属硫化物(例如:WSe2、MoSe2、WS2、ReSe2)的能带宽度也会随着层数的减少而增加。

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