二維材料是指由單個原子層或幾個原子層構成的材料,因其低維效應而在半導體領域得到廣泛深入的研究。黑磷,是一種與石墨烯類似的新型和新興的二維半導體材料。不同于石墨烯的零帶隙特性,黑磷擁有隨層數連續可調的直接帶隙,且帶隙覆蓋可見光到近紅外波段的寬頻帶。同時,黑磷還具有較高的載流子遷移率和較大的面內各向異性。綜上,黑磷具有優異的光學性能和電學性能,在半導體器件中具有良好的應用前景。本論文首先研究了二維黑磷材料及黑磷薄膜的制備與表征,然后制備了黑磷薄膜場效應晶體管,并通過對其轉移和輸出特性曲線的測試與分析來探究器件的電學性能。本論文的主要工作內容如下:首先介紹了二維材料的概念以及二維半導體材料的發展歷程。通過對典型的二維半導體材料光電特性的橫向對比,闡明選擇黑磷作為本工作研究對象的意義,并對黑磷的晶體結構及其在半導體器件中的應用進行了簡要介紹。然后通過對常見的二維半導體材料的各種制備方法及表征手段的詳細介紹,為本工作中二維黑磷材料的制備和表征提供了可借鑒的實驗設計思路。本論文主要采用超聲輔助液相法制備了二維黑磷材料。通過光學顯微鏡、X射線衍射、透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡、拉曼光...

【文章頁數】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

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圖1-1典型二維材料的晶體結構與性質[4]同一種二維材料堆疊可以形成母體材料，而按需把不同的二維材料堆疊在一起則會形成新的結構，稱為范德瓦爾斯異質結（vanderWaalsheterostructures）[4]這種原子級厚的異質結構豐富了材料的屬性，可以在此基礎上造出....

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圖1-2不同二維材料堆疊的范德瓦爾斯異質結[13]維材料及其引申的“人造材料”（即：二維材料范德瓦爾斯異質結多物理、化學方面的優異性能，決定了其在光電、光催化、生物醫器、場效應晶體管（FieldEffectTransistor，簡稱FET）以及非易失

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圖1-3（a）黑磷的晶體結構示意圖；（b）黑磷的晶體結構俯視圖[32]（Copyright2015,NationalAcademyofSciences.）2014年，美國加州大學的ZengXiaoCheng課題組通過基于密度泛函的第原理研究了黑磷晶體結構在不同....

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磷烯的三種堆垛結構（a,b）分別為AA堆垛的俯視圖和側視圖俯視圖和側視圖；（e,f）分別為AC堆垛的俯視圖和側視圖（分別表示兩種類型的P-P鍵的鍵長和層間距）[50]磷烯在三種堆垛結構下的晶格常數（a和b），鍵長（R1，R2和間距（dint）（單位：）[5....

本文編號：3996240