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石墨烯封装单层二硫化钼的热稳定性研究

刘乐 汤建 王琴琴 时东霞 张广宇

石墨烯封装单层二硫化钼的热稳定性研究

刘乐, 汤建, 王琴琴, 时东霞, 张广宇
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  • 将单层二硫化钼用石墨烯进行封装,构造了石墨烯和二硫化钼的范德瓦耳斯异质结构,并且分别在氩气(Ar)和氢气(H2)氛围下,详细研究了被封装的二硫化钼的热稳定性.结果表明:在氩气氛围中,石墨烯封装的二硫化钼在400–1000℃下一直保持稳定,而石墨烯和氧化硅上裸露的二硫化钼在1000℃时几乎全部分解;在氢气氛围中,石墨烯封装的二硫化钼在400–1000℃下一直稳定存在,而石墨烯和氧化硅上裸露的二硫化钼在800℃下已经完全分解.综上可得,在氩气和氢气的氛围下,被石墨烯封装的二硫化钼的热稳定性得到了显著的提高.该研究通过用石墨烯将单层的二硫化钼进行封装以提高其热稳定性,在未来以单层二硫化钼作为基础材料的电子器件中,可以保证其在高温下能够正常工作.该研究也为提高其他二维材料的热稳定性提供了一种可行的方法和思路.
      通信作者: 时东霞, dxshi@iphy.ac.cn;gyzhang@iphy.ac.cn ; 张广宇, dxshi@iphy.ac.cn;gyzhang@iphy.ac.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51572289,61734001)和中国科学院(批准号:QYZDB-SSW-SLH004,XDPB06)资助的课题.
    [1]

    Novoselov K S, Jiang D, Schedin F, Booth T J, Khotkevich V V, Morozov S V, Geim A K 2005 PNAS 102 10451

    [2]

    Mak K F, Lee C, Hone J, Shan J, Heinz T F 2010 Phys. Rev. Lett. 105 136805

    [3]

    Ugeda M M, Bradley A J, Shi S F, Felipe H, Zhang Y, Qiu D Y, Ruan W, Mo S K, Hussain Z, Shen Z X, Wang F, Louie S G, Crommie M F 2014 Nat. Mater. 13 1091

    [4]

    Mak K F, He K, Shan J, Heinz T F 2012 Nat. Nanotech. 7 494

    [5]

    Yoon Y, Ganapathi K, Salahuddin S 2011 Nano Lett. 11 3768

    [6]

    Tian H, Chin M L, Najmaei S, Guo Q, Xia F, Wang H, Dubey M 2016 Nano Res. 9 1543

    [7]

    Xie L, Liao M Z, Wang S P, Yu H, Du L J, Tang J, Zhao J, Zhang J, Chen P, Lu X B, Wang G L, Xie G B, Yang R, Shi D X, Zhang G Y 2017 Adv. Mater. 29 1702522

    [8]

    Ding Z, Pei Q X, Jiang J W, Huang W, Zhang Y W 2016 Carbon 96 888

    [9]

    Srinivasan S, Balasubramanian G 2018 Langmuir 34 3326

    [10]

    Galashev A E E, Rakhmanova O R 2014 Phys. -Usp. 57 970

    [11]

    Nan H Y, Ni Z H, Wang J, Zafar Z, Shi Z X, Wang Y Y 2013 J. Raman Spectrosc. 44 1018

    [12]

    Campos-Delgado J, Kim Y A, Hayashi T, Morelos-Gómez A, Hofmann M, Muramatsu H, Endo M, Terrones H, Shull R D, Dresselhaus M S, Terrones M 2009 Chem. Phys. Lett. 469 177

    [13]

    Wang X W, Fan W, Fan Z W, Dai W Y, Zhu K L, Hong S Z, Sun Y F, Wu J Q, Liu K 2018 Nanoscale 10 3540

    [14]

    Niakan H, Zhang C, Hu Y, Szpunar J A, Yang Q 2014 Thin Solid Films 562 244

    [15]

    Liu K K, Zhang W J, Lee Y H, Lin Y C, Chang M T, Su C Y, Chang C S, Li H, Shi Y M, Zhang H, Lai C S 2012 Nano lett. 12 1538

    [16]

    Lin Y C, Zhang W J, Huang J K, Liu K K, Lee Y H, Liang C T, Chu C W, Li L J 2012 Nanoscale 4 6637

    [17]

    Chen W, Zhao J, Zhang J, Gu L, Yang Z Z, Li X M, Yu H, Zhu X T, Yang R, Shi D X, Lin X C, Guo J D, Bai X D, Zhang G Y 2015 J. Am. Chem. Soc. 137 15632

    [18]

    Yu H, Liao M Z, Zhao W J, Liu G D, Zhou X J, Wei Z, Xu X Z, Liu K H, Hu Z H, Deng K, Zhou S Y, Shi J A, Gu L, Shen C, Zhang T T, Du L J, Xie L, Zhu J Q, Chen W, Yang R, Shi D X, Zhang G Y 2017 ACS Nano 11 12001

    [19]

    Sevik C 2014 Phys. Rev. B 89 035422

    [20]

    Anees P, Valsakumar M C, Panigrahi B K 2017 Phys. Chem. Chem. Phys. 19 10518

    [21]

    Li H, Zhang Q, Yap C C R, Tay B K, Edwin T H T, Olivier A, Baillargeat D 2012 Adv. Funct. Mater. 22 1385

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    Srinivasan S, Balasubramanian G 2018 Langmuir 34 3326

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    Nan H Y, Ni Z H, Wang J, Zafar Z, Shi Z X, Wang Y Y 2013 J. Raman Spectrosc. 44 1018

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    Campos-Delgado J, Kim Y A, Hayashi T, Morelos-Gómez A, Hofmann M, Muramatsu H, Endo M, Terrones H, Shull R D, Dresselhaus M S, Terrones M 2009 Chem. Phys. Lett. 469 177

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    Wang X W, Fan W, Fan Z W, Dai W Y, Zhu K L, Hong S Z, Sun Y F, Wu J Q, Liu K 2018 Nanoscale 10 3540

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    Liu K K, Zhang W J, Lee Y H, Lin Y C, Chang M T, Su C Y, Chang C S, Li H, Shi Y M, Zhang H, Lai C S 2012 Nano lett. 12 1538

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    Lin Y C, Zhang W J, Huang J K, Liu K K, Lee Y H, Liang C T, Chu C W, Li L J 2012 Nanoscale 4 6637

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    Chen W, Zhao J, Zhang J, Gu L, Yang Z Z, Li X M, Yu H, Zhu X T, Yang R, Shi D X, Lin X C, Guo J D, Bai X D, Zhang G Y 2015 J. Am. Chem. Soc. 137 15632

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    Yu H, Liao M Z, Zhao W J, Liu G D, Zhou X J, Wei Z, Xu X Z, Liu K H, Hu Z H, Deng K, Zhou S Y, Shi J A, Gu L, Shen C, Zhang T T, Du L J, Xie L, Zhu J Q, Chen W, Yang R, Shi D X, Zhang G Y 2017 ACS Nano 11 12001

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    Sevik C 2014 Phys. Rev. B 89 035422

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    Li H, Zhang Q, Yap C C R, Tay B K, Edwin T H T, Olivier A, Baillargeat D 2012 Adv. Funct. Mater. 22 1385

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-06-28
  • 修回日期:  2018-09-27
  • 刊出日期:  2018-11-20

石墨烯封装单层二硫化钼的热稳定性研究

  • 1. 中国科学院纳米物理与器件重点实验室, 中国科学院物理研究所, 北京凝聚态物理国家研究中心, 北京 100190;
  • 2. 中国科学院大学物理学院, 北京 100190;
  • 3. 纳米材料与器件物理北京市重点实验室, 北京 100190;
  • 4. 量子物质科学协同创新中心, 北京 100190
  • 通信作者: 时东霞, dxshi@iphy.ac.cn;gyzhang@iphy.ac.cn ; 张广宇, dxshi@iphy.ac.cn;gyzhang@iphy.ac.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:51572289,61734001)和中国科学院(批准号:QYZDB-SSW-SLH004,XDPB06)资助的课题.

摘要: 将单层二硫化钼用石墨烯进行封装,构造了石墨烯和二硫化钼的范德瓦耳斯异质结构,并且分别在氩气(Ar)和氢气(H2)氛围下,详细研究了被封装的二硫化钼的热稳定性.结果表明:在氩气氛围中,石墨烯封装的二硫化钼在400–1000℃下一直保持稳定,而石墨烯和氧化硅上裸露的二硫化钼在1000℃时几乎全部分解;在氢气氛围中,石墨烯封装的二硫化钼在400–1000℃下一直稳定存在,而石墨烯和氧化硅上裸露的二硫化钼在800℃下已经完全分解.综上可得,在氩气和氢气的氛围下,被石墨烯封装的二硫化钼的热稳定性得到了显著的提高.该研究通过用石墨烯将单层的二硫化钼进行封装以提高其热稳定性,在未来以单层二硫化钼作为基础材料的电子器件中,可以保证其在高温下能够正常工作.该研究也为提高其他二维材料的热稳定性提供了一种可行的方法和思路.

English Abstract

参考文献 (21)

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