二維材料是指由單個(gè)原子層或幾個(gè)原子層構(gòu)成的材料,因其低維效應(yīng)而在半導(dǎo)體領(lǐng)域得到廣泛深入的研究。黑磷,是一種與石墨烯類(lèi)似的新型和新興的二維半導(dǎo)體材料。不同于石墨烯的零帶隙特性,黑磷擁有隨層數(shù)連續(xù)可調(diào)的直接帶隙,且?guī)陡采w可見(jiàn)光到近紅外波段的寬頻帶。同時(shí),黑磷還具有較高的載流子遷移率和較大的面內(nèi)各向異性。綜上,黑磷具有優(yōu)異的光學(xué)性能和電學(xué)性能,在半導(dǎo)體器件中具有良好的應(yīng)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(chǎng)效應(yīng)晶體管,并通過(guò)對(duì)其轉(zhuǎn)移和輸出特性曲線的測(cè)試與分析來(lái)探究器件的電學(xué)性能。本論文的主要工作內(nèi)容如下:首先介紹了二維材料的概念以及二維半導(dǎo)體材料的發(fā)展歷程。通過(guò)對(duì)典型的二維半導(dǎo)體材料光電特性的橫向?qū)Ρ?闡明選擇黑磷作為本工作研究對(duì)象的意義,并對(duì)黑磷的晶體結(jié)構(gòu)及其在半導(dǎo)體器件中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。然后通過(guò)對(duì)常見(jiàn)的二維半導(dǎo)體材料的各種制備方法及表征手段的詳細(xì)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(guò)光學(xué)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(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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圖1-1典型二維材料的晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)[4]

圖1-1典型二維材料的晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)[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(huì)形成新的結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)（vanderWaalsheterostructures）[4]這種原子級(jí)厚的異質(zhì)結(jié)構(gòu)豐富了材料的屬性，可以在此基礎(chǔ)上造出....

圖1-2不同二維材料堆疊的范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)[13]

圖1-2不同二維材料堆疊的范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)[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(zhì)結(jié)多物理、化學(xué)方面的優(yōu)異性能，決定了其在光電、光催化、生物醫(yī)器、場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FieldEffectTransistor，簡(jiǎn)稱(chēng)FET）以及非易失

圖1-3（a）黑磷的晶體結(jié)構(gòu)示意圖；（b）黑磷的晶體結(jié)構(gòu)俯視圖

圖1-3（a）黑磷的晶體結(jié)構(gòu)示意圖；（b）黑磷的晶體結(jié)構(gòu)俯視圖[32]（Copyright2015,NationalAcademyofSciences.）2014年，美國(guó)加州大學(xué)的ZengXiaoCheng課題組通過(guò)基于密度泛函的第原理研究了黑磷晶體結(jié)構(gòu)在不同....

圖1-4雙層磷烯的三種堆垛結(jié)構(gòu)（a,b）分別為AA堆垛的俯視圖和側(cè)視圖；（c,d）分別為AB堆垛的俯視圖和側(cè)視圖；（e,f）分別為AC堆垛的俯視圖和側(cè)視圖（R1、R2和dint分別表示兩種類(lèi)型的P-P鍵的鍵長(zhǎng)和層間距）

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

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