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oe1(光电查) - 科学论文

192 条数据
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  • 低温晶圆级二硫化钼-石墨烯异质结构生长

    摘要： 在本研究中，我们成功展示了通过在石墨烯上沉积薄钼薄膜种子层，随后采用硫化氢等离子体硫化工艺，在4英寸晶圆上于300摄氏度下制备二硫化钼-石墨烯异质结构（MGH）。通过拉曼光谱和高分辨透射电子显微镜确认，整个衬底上均匀生长了具有高密度硫空位的5-6层二硫化钼。利用X射线光电子能谱评估了石墨烯上二硫化钼的化学成分，测得钼与硫的原子比为1:1.78，远低于标准二硫化钼的化学计量值2:1。为利用本工艺获得的纳米晶缺陷MGH薄膜特性，我们将其用作加氢脱硫催化剂和析氢反应电催化剂。与在非晶二氧化硅衬底上生长的二硫化钼相比，该MGH具有更小的起始电位和塔菲尔斜率，表明其催化性能得到增强。这种实用的生长方法可推广至其他二维晶体，这些材料在电子器件和催化等广泛领域具有潜在应用价值。

    关键词： 等离子体增强化学气相沉积、石墨烯、大规模、异质结构、析氢反应、二硫化钼

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 二维掺杂镝的MoS2铁磁薄片

    摘要： 磁性二维材料作为自旋电子器件备受关注。然而，设计和合成具有更可控电子结构及更好导电性的磁性二维MoS2晶体仍是重大挑战。本研究通过气液化学沉积法实现突破，成功制备出具有强可调室温铁磁特性的MoS2:Dy薄片。采用XRD、拉曼、TEM、HRTEM和XPS对合成样品进行表征，并通过VSM和Squid研究其磁性能，测得最大饱和磁化强度为0.023 emu/g。基于密度泛函理论的第一性原理计算揭示了样品铁磁性的起源——主要源于S 3p、Mo 4d和Dy 5d轨道间的交换相互作用。结果表明：局域电荷的调控能有效设计二维材料的磁性能，使MoS2成为自旋电子学与电子应用的潜在候选材料，并为其他二维层状材料在自旋电子学应用中提供了新思路。

    关键词： 高压、二维材料、二硫化钼、第一性原理计算、铁磁性、镝掺杂

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 磷掺杂二硫化钼纳米花瓣修饰氮掺杂中空碳球的可控合成及其产氢性能增强

    摘要： 为构建具有更高导电性和更多电催化析氢反应（HER）活性位点的二硫化钼（MoS2）杂化纳米结构，通过煅烧与水热合成法制备了氮掺杂中空碳球负载磷掺杂MoS2分级纳米花瓣的核壳结构（N-C@P-MoS2）。与纯MoS2纳米片及所有未掺杂样品相比，优化负载量的N-C@P-MoS2展现出优异的HER活性——低起始过电位（117 mV）、小塔菲尔斜率（68 mV/dec）及良好稳定性。这主要归因于MoS2与碳在合理分级结构中的协同效应，以及氮磷掺杂带来的电子结构改良（提升导电性）、活性位点增加。此外，通过控制MoS2前驱体滴加速率，将磷掺杂MoS2纳米片封装于碳球内部（N-C/P-MoS2（内层））。由于活性位点受阻，该结构较核壳体系表现出较差的HER性能。结果表明：通过非金属掺杂诱导的结构（形貌与含量）和电子（活性位点与导电性）效应协同作用，构建具有层级结构的MoS2/碳复合材料是提升电催化HER活性的有效途径。

    关键词： 中空碳球、结构与电子效应、非金属掺杂、析氢反应、二硫化钼

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 利用重离子辐照对单层MoS2进行缺陷工程调控

    摘要： 过渡金属二硫化物（TMDs）因其优异的光学、电子、磁性和催化性能而备受关注。通过调控TMDs中的缺陷是实现其器件新功能与高性能的有效途径。然而，以可控方式制造TMDs缺陷或将缺陷特性与其功能关联仍面临重大挑战。本研究以单层MoS2为模型体系，采用500 keV金离子不同注量辐照产生可控密度缺陷（主要为硫空位）。结果表明，离子辐照引入的缺陷会显著改变单层MoS2的特性，使其光致发光特征和电催化行为发生明显变化。随着缺陷密度增加，MoS2的特征光致发光峰先蓝移后红移——这源于缺陷位点吸附的O2从MoS2获取电子。该缺陷还能显著提升MoS2的析氢反应活性，归因于原子氢在缺陷处吸附行为的改变。

    关键词： PL（光致发光）、缺陷工程、拉曼光谱、离子束、二硫化钼（MoS?）

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • Al?O?/ZrO?双层高k介电材料用于减少原子层沉积过程中对MoS?沟道层的损伤

    摘要： 为将二维过渡金属硫化物（TMDCs）应用于电子器件，需采用顶栅器件结构。然而，在沉积上层介电层过程中，沟道层存在受损风险。由于二维TMDCs由数个原子级薄层构成，这种损伤可能显著降低整体电学性能。本研究探究了单层Al2O3和ZrO2介电材料原子层沉积（ALD）过程中二硫化钼（MoS2）的损伤情况，发现根据ALD工艺条件（氧化剂种类与生长温度），MoS2层会出现不同程度的损伤。为减少损伤，我们通过开发两步ALD工艺制备了双层Al2O3/ZrO2介电结构。值得注意的是，该器件的电学性能较单层介电材料有显著提升，表明这种两步法能满足未来二维TMDCs基电子器件的需求。

    关键词： 二维过渡金属硫化物，高介电常数介质，原子层沉积，二硫化钼

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 原子力显微镜对单层MoS2晶体的纳米划痕研究：从半圆形到周期性锯齿状裂纹

    摘要： 本研究通过结合原子力显微镜纳米划痕测试与摩擦力显微镜技术，系统考察了二氧化硅/硅衬底上化学气相沉积生长的单层二硫化钼的断裂行为。为全面认知其断裂特性并深化对二维材料力学失效介观各向异性的理解，我们采用渐进式与恒定载荷纳米划痕分步测试，逐步揭示了纳米级层状薄膜断裂行为的演变过程及各阶段特征。所用原子力探针尖端曲率半径约10纳米（相对钝化设计），可在初始阶段诱发拉伸断裂而非刺穿薄膜。由此在化学气相沉积二硫化钼表面发现了特定法向载荷下的新型裂纹模式：半圆形与周期性锯齿状裂纹，且这两种裂纹模式在萌生与扩展过程中均呈现显著各向异性。

    关键词： 纳米划痕、周期性锯齿状裂纹、单层、半圆形裂纹、二硫化钼

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • MoS2–PANI复合材料的制备及其电磁衰减性能：一种有前景的宽带吸波材料

    摘要： 作为一种理想的电磁波吸收材料，其通常需要具备轻质、薄匹配厚度、宽吸收频带和强吸收性能等特点。本研究通过原位化学氧化聚合法制备了MoS2-PANI复合材料，并对其晶体结构、形貌、成分及电磁特性进行了表征。通过调节PANI含量可实现MoS2-PANI复合材料的微波吸收性能调控，从而达到最佳阻抗匹配。当厚度为2.0 mm时，MoS2-PANI在14.01 GHz处获得最小反射损耗（RL）值-40.79 dB；在相同厚度下，最大有效吸收带宽达5.02 GHz（11.88-16.90 GHz）。此外，在1.5-4.5 mm厚度范围内，该复合材料在4.74-18 GHz宽频段内RL值均可低于-10 dB。特别地，本研究首次考察了MoS2-PANI复合材料的3 mm波衰减特性，测得最大衰减值达15.45 dB。结果表明，MoS2-PANI复合材料有望成为宽带电磁波吸收的优异材料。

    关键词： 电磁波吸收、宽带吸波材料、二硫化钼-聚苯胺复合材料、化学氧化聚合、阻抗匹配

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 通过铝的双金属腐蚀提高二硫化钼单层剥离产率

    摘要： 本文提出一种腐蚀辅助剥离方法，作为对传统胶带剥离法的改进以获取过渡金属二硫化物单层材料。该方法主要利用过渡金属与铝之间的电化学电位差。双金属腐蚀产生的气泡辅助作用使单层材料的剥离产率提高30倍，同时提升获得孤立单层的概率。我们通过拉曼测试及改进方法与胶带剥离法的统计对比为研究结果提供了实证依据。

    关键词： 过渡金属二硫化物、二硫化钼、双金属腐蚀、单层剥离、铝

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 二硫化钼上相干拉曼散射的巨大化学表面增强效应

    摘要： 拉曼光谱是分子化学分析和生物成像的强大工具，当与相干效应和表面效应带来的巨大增强相结合时，会展现出惊人的灵敏度。贵金属纳米颗粒因其通过电磁和化学机制提供较大的增强因子，常被用于自发表面增强拉曼散射（SERS）和表面增强相干反斯托克斯拉曼散射（SECARS）光谱技术。最近，二维（2D）半导体材料（如单层二硫化钼MoS2）作为比贵金属纳米颗粒更廉价的基底，被探索用于潜在的SERS应用。然而，此前尚未研究过SECARS在2D材料上的相干增强效应。本研究展示了含二维MoS2纳米晶体的吡啶-乙醇溶液的SECARS实验测量结果，其相对于相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）具有高达10^9的巨大化学增强因子，这归因于电荷转移态和共振激发的MoS2。相比之下，使用非相干非共振激发在MoS2上获得的SERS信号增强至少低两个数量级。时间分辨SECARS测量直接揭示了振动退相位速率的增加，为吡啶-乙醇-MoS2体系中的电荷转移提供了有力证据。

    关键词： 吡啶、二硫化钼、表面增强拉曼散射、拉曼、乙醇、相干反斯托克斯拉曼散射、表面增强相干反斯托克斯拉曼散射

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 二硫化钼纳米花作为太阳能驱动二氧化碳光还原的门户

    摘要： 过渡金属二硫化物（TMD）的层状结构为光电子学、场发射器和光催化应用揭示了前所未有的工程机遇。精确可控的本征材料特性组合是优化可见光光催化的关键需求，本研究通过富含边缘平面薄片的MoS?纳米花展示了这一特性，用于优化CO?光还原。这是首次通过简易CVD合成在纳米花上实现可控缺陷与薄片厚度的调控，揭示了薄片边缘形貌、纳米花尺寸、堆叠片层厚度、光学带隙能量（Eg）及催化功能的可调性。这些影响促使Eg从1.38 eV调节至1.83 eV，并显现出能提升催化性能的3R相。光还原实验中发现，具有高纳米花密度和丰富边缘位点的样品展现出更高催化活性的"最佳点"。大量含悬挂键的边缘位点及晶体杂质有助于降低Eg，减少复合以增强光催化反应——包括那些本应化学惰性的基面区域。经计算后处理还原步骤后，CO产率提高了两倍。这种可靠的纳米花合成CVD技术为深入理解含缺陷二维TMD纳米花结构的合成参数铺平了道路。我们同时指出，光催化研究应考虑火星应用，因为深空人类探索将需要利用富含CO?的大气，通过太阳能等可持续资源制造燃料。

    关键词： 二硫化钼，带隙调控，可见光催化剂，过渡金属硫族化合物

    更新于2025-09-10 09:29:36