论文总字数：18340字

摘 要

二维材料之所以能被应用到电催化剂，场效应管，光电转换器等多个领域得益于其具备良好的物理特性和化学特性以及石墨烯被成功证明能在空气中稳定存在。同种物质的块状和超薄的二维材料，它们之间的化学特性以及物理特性会发生很大的变化。过渡金属硫化物二硒化钼能够在固体润滑、吸附光催化、光致发光、场效应晶体管、光电探测器、太阳能电池、锂／钠离子电池和电催化析氢等领域等多个领域有较为宽广的应用前景是因为其具有层状可调节的宽带隙半导体相（2H，1.55eV）和零带隙金属相（1T，0eV）结构。在电催化析氢反应的催化剂领域里，MoSe₂目前最具潜力的材料，有三类优化思路可以有效地提升其电催化析氢性能。可以使用协同和同步优化的方法，以提高其活性位点的数量和活性、增强其导电性及增大其与电解液间的界面接触率。但是如何制备出大面积、均匀、连续的二硒化钼纳米片是目前一个难以解决的问题，这同时也极大地限制了其在工业领域中的应用。此外，MoSe₂具有三种不同的晶体结构，另一个受到广大研究者关注的难题是如何通过控制晶体的生长条件以制备出具有单一相结构和优异的半导体特性的二硒化钼晶体。因为过渡族金属的二硫化物具有特殊结构和优异性能, 这使其成为国内外研究研究者重点关注的对象。在广泛的过渡族金属二硫化物中，二硒化钼因其性能优异, 应用广泛, 成为其中极具代表性的化合物之一。本文详细介绍了二硒化钼所具有的结构和性质, 从二硒化钼的制备中的机械剥离法、气相法、液相法三个方面入手, 评述二硒化钼制备的研究现状, 并比较各种二硒化钼制备方法的优缺点。除此之外，详细地介绍了二硒化钼在材料改性、润滑、剂添加剂和场效应晶体管等领域的应用。因此，一种简单、高效的制备方法将很大地提高二硒化钼薄膜在其应用领域的应用价值。

关键字：二维材料 二硒化钼 化学气相沉积 光电性质应用

Abstract

The reason why two-dimensional materials can be used in electrocatalysts, field effect transistors, photovoltaic converters and other fields is due to their good physical and chemical properties and graphene has been successfully proved to be stable in air. The chemical and physical properties of bulk and ultra-thin two-dimensional materials of the same substance will change greatly. Transition metal sulfide molybdenum diselenide has a wide application prospect in many fields, such as solid lubrication, adsorption photocatalysis, photoluminescence, field effect transistor, photodetector, solar cell, lithium / sodium ion battery and electrocatalytic hydrogen evolution, because of its layered and adjustable wide band gap semiconductor phase (2Hprix 1.55eV) and zero band gap metal phase (1T record0eV). In the field of electrocatalytic hydrogen evolution catalysts, there are three kinds of optimization ideas for the most potential materials of MoSe2, which can effectively improve their electrocatalytic hydrogen evolution performance. Collaborative and synchronous optimization methods can be used to increase the number and activity of active sites, enhance its conductivity and increase the interface contact rate between it and electrolyte. However, how to prepare large-area, uniform and continuous molybdenum diselenide nanowires is a difficult problem at present, which also greatly limits its application in the industrial field. In addition, MoSe2 has three different crystal structures. Another difficult problem concerned by many researchers is how to prepare molybdenum diselenide crystals with single phase structure and excellent semiconductor properties by controlling the crystal growth conditions. Because the disulfides of transition metals have special structure and excellent properties, they have become the focus of researchers at home and abroad. Among a wide range of transition metal disulfides, molybdenum diselenide has become one of the most representative compounds because of its excellent properties and wide applications. In this paper, the structure and properties of molybdenum diselenide are introduced in detail, and the research status of molybdenum diselenide preparation is reviewed from three aspects: mechanical stripping method, gas phase method and liquid phase method. the advantages and disadvantages of various preparation methods of molybdenum diselenide were compared. In addition, the applications of molybdenum diselenide in material modification, lubrication, agent additives and field effect transistors are introduced in detail. Therefore, a simple and efficient preparation method will greatly improve the application value of molybdenum diselenide thin films in its application field.

Keywords: two-dimensional materials, two molybdenum selenide, CVD, photoelectric properties, applications

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2二维材料的简介 1

1.3 MoSe₂的简介 2

1.3.1 MoSe2的结构 2

1.3.2MoSe2性能 2

1.4单层MoSe2的制备方法。 3

1.4.1化学气相沉积（CVD） 3

1.4.2机械剥离法 4

1.4.3液相剥离法 4

1.5单层MoSe2制备方法比较 6

第二章 单层MoSe2的CVD制备及其光电性能 8

2.1 CVD法生长MoSe₂ 8

2.1.1生长衬底的处理 8

2.1.2MoSe2的生长过程 8

2.2单层MoSe2的光电性质 9

2.3少层 MoSe2的光电响应 10

第三章 MoSe2薄膜的应用 11

3.1固体润滑剂 11

3.2场效应晶体管 11

3.3锂离子电池 12

3.4电容器 12

3.5传感器 12

第四章 结语与展望 14

参考文献 15

致谢 18

第一章 绪论

1.1引言

一般来说，过渡族金属二硫化物是以很多的层状金属二硫化物为主，它是化合物之一，以IVB-VB-VIB-VIA元素为主。过渡族金属的二硫化物在光催化中应用，此外在微电子等领导深入推广。在这个过程中，对于二硫化物来说，它与石墨烯进行比较，它的禁带宽度要宽一些，在场效应晶体管和低能耗电子元器件等领域有着更广泛的应用。对于单层的二硫化物来说，其自旋轨道耦合要强一些，存在反演对称的特点，这对于半导体中自旋电子学的相关要求是相符的。

1.2二维材料的简介

对于材料来说，其中最关键的参数就是空间维度。针对相同的元素来说，空间维度的不同，其性质也是不一样的。对于二维材料来说，其属于这种材料。在三维空间里，这一材料在不同方向其尺度是不一样的，有的是宏观尺度，有的是微观尺度，一般来说，对于微观尺寸来说，其纳米级的，在1到100毫米之间。因为对于二维材料来说，在微观尺度来看，载流子的运输是有一定约束的，因此，针对二维材料而言，载流子运输主要在二维空间中。二维材料表现出独特的物理和化学性质是因为它的表面效应、尺寸效应和量子限制效应等等，相对于体相材料来说，其性质的差异也是十分显著的。对于石墨烯来说，它以碳原子为主，这是最开始研发的二维材料。在2004年，国外学者A. K. Geim等人将机械剥离法应用，第一次将单层石墨烯制备出来。自此之后，石墨烯逐渐发展成理论界的研究关键内容。通过很多的实践得出，这一材料是半金属性的，由于它的物理性质优异，使得它有着广阔的发展空间。由于对石墨烯的快速发展，研究人员的研究重点开始向二维材料进行延伸。对于二维材料来说，其以半金属性为主，有的也以半导体为主，有的还以二维超导体为主。与普通材料进行对比，石墨烯的载流子迁移率也是十分突出的。然而，对于石墨烯来说，它的带隙是0，所以，以石墨烯为依托，将场效应器件应用，其开关不高，因此，其对于半导体数字逻辑器件并非十分的适宜。从光电响应来看，因为石墨烯在对光电器件进行制备的过程中，其响应速度不高。一般而言，因为TMDs其可见光范围中，其带隙不大，能够将很多学者的目光吸引过来。

1.3 MoSe2的简介

1.3.1 MoSe2的结构

现阶段，对于MoSe₂来说，这一二维 TMDs是新出现的，由于其能带结构具有一定的特殊性，它的分子层中，Se原子层2有2层，其中含有Mo原子层1层，从而使得Se-Mo-Se三明治结构得以形成，其配位几何构造有2个，一是角菱柱，二是八面体；对于纳米层来说，其Mo、Se原子间是通过共价键连接的，不同层间存在着微弱的范德华力，因而层与层之间能够连起来，对于弱层来说，其结合使得堆垛形式产生，例如1T等。上述形式主要就是对其中的晶胞中的分子层进行重点介绍，它的堆垛方式以正方对称为主，对于2H来说，单个晶胞里，其有两层MoSe₂分子层，它的堆垛形式以六方对称式为主，对于3R来说，它的晶胞中有3层三角菱，它的堆垛形式以菱形为主。

1.3.2MoSe2性能

（1）力学性能

对于过渡金属硫化物层状材料来说，它有着一定的导热性。通过实验得出，针对这一硫化物来说，材料表面的导热系数与垂直方向的导热系数进行比较，要大很多。与此同时通过研究得出，对于这一硫化物来说，因为温度的增长，其二硒化钼热导率是不断下降的，其和高温情况下的晶格振动密切相关。同时，人们可以全面认识到MoSe₂层之间是凭借范德瓦斯力结合在一起的，倘若有外部作用力的情况下，层间会出现滑动，使得它和摩擦面彼此平行的结构得以形成，此特点能够使对材料的影响显著下降。对于Mo原子来说，它与Se原子间的连接是通过离子键来完成的，致使MoSe₂强度要高一些，可以使金属位于特殊部位对MoSe₂的结构造成破坏有效规避。此外，对于MoSe₂来说，它的结构以六方层状为主，因此，从某程度来说，由于内外力的影响，它的原子次序能够保持相对稳定的状态。通过单层原子平面内的网格拉伸来缓冲外力带来的变化，所以能够保持MoSe₂薄膜结构的稳定。

请支付后下载全文，论文总字数：18340字