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层数变化对堆叠生长的MoS2(1-x) Se2x电子结构的影响

王文杰 康智林 宋茜 王鑫 邓加军 丁迅雷 车剑滔

层数变化对堆叠生长的MoS2(1-x) Se2x电子结构的影响

王文杰, 康智林, 宋茜, 王鑫, 邓加军, 丁迅雷, 车剑滔
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  • 二维过渡金属硫化物因其独特的光电特性在多功能光电器件方面具有广泛的应用前景.为了进一步拓展其在微纳光电子器件方面的应用范围,并提高器件性能,人们开展了通过合金手段改变端组分材料配比实现对二维半导体材料带隙调控的带隙工程以及调控生长条件改变材料形貌和结构的缺陷工程研究.本文利用光学、原子力和扫描电子显微镜等设备以及拉曼和光致发光光谱等手段对由化学气相沉积法生长出来的堆叠状MoS2(1-xSe2x合金的性质进行了研究.不同于大多数单层或少层MoS2(1-xSe2x合金的情况,堆叠生长的阶梯状MoS2(1-xSe2x合金材料在厚度从2.2 nm(约3层)一直增加到5.6 nm(约7层)时都显出了较强的发光特性,甚至在100 nm厚时,样品的发光谱线仍具有两个发光峰.两个激子发光峰分别来源于自旋轨道耦合造成的价带劈裂.随着厚度的增加,两个峰都逐渐红移,显示了合金掺杂时的能带弯曲效应.拉曼光谱给出了类MoS2和类MoSe2两套振动模.随着厚度的增加,拉曼峰位几乎不移动,但面内的两个振动模E2g(Mo-Se)和E2g(Mo-S)逐渐显现并增强.显然缺陷和应力是影响堆叠生长MoS2(1-xSe2x合金样品电子结构的主要因素,这为特殊功能器件的制备和可控缺陷工程的研究提供了有益的参考.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:91545122)和中央高校基本科研业务费(批准号:JB2015RCY03,2016MS68)资助的课题.
    [1]

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    Echeverry J P, Urbaszek B, Amand T, Marie X, Gerber I C 2016 Phys. Rev. B 93 121107

    [33]

    Dubey S, Lisi S, Nayak G, Herziger F, Nguyen V D, Le T Q, Cherkez V, González C, Dappe Y J, Watanabe K 2017 ACS Nano 11 11206

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    Le C T, Clark D J, Ullah F, Jang J I, Senthilkumar V, Sim Y, Seong M J, Chung K H, Ji W K, Park S 2016 ACS Photon. 4 38

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-08-06
  • 修回日期:  2018-09-05

层数变化对堆叠生长的MoS2(1-x) Se2x电子结构的影响

  • 华北电力大学数理学院物理系, 北京 102206
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:91545122)和中央高校基本科研业务费(批准号:JB2015RCY03,2016MS68)资助的课题.

摘要: 二维过渡金属硫化物因其独特的光电特性在多功能光电器件方面具有广泛的应用前景.为了进一步拓展其在微纳光电子器件方面的应用范围,并提高器件性能,人们开展了通过合金手段改变端组分材料配比实现对二维半导体材料带隙调控的带隙工程以及调控生长条件改变材料形貌和结构的缺陷工程研究.本文利用光学、原子力和扫描电子显微镜等设备以及拉曼和光致发光光谱等手段对由化学气相沉积法生长出来的堆叠状MoS2(1-xSe2x合金的性质进行了研究.不同于大多数单层或少层MoS2(1-xSe2x合金的情况,堆叠生长的阶梯状MoS2(1-xSe2x合金材料在厚度从2.2 nm(约3层)一直增加到5.6 nm(约7层)时都显出了较强的发光特性,甚至在100 nm厚时,样品的发光谱线仍具有两个发光峰.两个激子发光峰分别来源于自旋轨道耦合造成的价带劈裂.随着厚度的增加,两个峰都逐渐红移,显示了合金掺杂时的能带弯曲效应.拉曼光谱给出了类MoS2和类MoSe2两套振动模.随着厚度的增加,拉曼峰位几乎不移动,但面内的两个振动模E2g(Mo-Se)和E2g(Mo-S)逐渐显现并增强.显然缺陷和应力是影响堆叠生长MoS2(1-xSe2x合金样品电子结构的主要因素,这为特殊功能器件的制备和可控缺陷工程的研究提供了有益的参考.

English Abstract

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