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《西北大学》 2016年
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MoS_2/RGO二维异质结的制备及其光电特性研究

孙倩  
【摘要】:二维结构硫化钼和石墨烯的特性十分相似,强度高,导电性好,并且自身还存在1.8 eV的禁带宽度,在光电器件,逻辑电路方面有着巨大的应用潜能。本文采用水热法将MoS2(二硫化钼)与石墨烯进行复合制备出二维层状结构的MoS2/RGO (Reduced Graphene Oxide,还原氧化石墨烯)异质结,旨在促进光照条件下硫化钼片层中电子与空穴对的有效分离,并利用石墨烯表面丰富的电子运输通道提高载流子的迁移能力,进一步达到改善光电特性的目的。综合采用扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),X射线衍射仪,拉曼光谱等方式对材料微结构进行表征,研究不同工艺条件(反应温度,水热时间,材料配比等)对样品形貌的影响。其次将制备好的材料采用多种方式制成电极片,借助电化学工作站对其光电性能进行测试,并对机理予以分析。采用水热法,分析反应温度与时间的改变对纯块体硫化钼形貌的影响。XRD测试结果表明220℃,24h条件下得到的样品(002)晶面衍射峰强度最强,说明此时在高温高压双重作用下,晶粒沿着c轴的方向分子层在不断迭加和堆积,结晶度达到最高。SEM结果也显示该反应条件下制备的硫化钼属多层堆摞的块体结构。对Hummers方法稍作修饰制备出氧化石墨(GO),再将其以不同含量(80 mg, 100 mg,120 mg)与钼酸钠和硫脲共掺,共同完成水热反应得到MoS2/RGO异质结。SEM结果显示GO含量较少(80 mg,100 mg)时样品里出现块体硫化钼,主要是石墨烯量少无法为硫化钼提供充足生长面所致。而120 mg的样品则完全呈现薄层纳米片结构,表明充足的石墨烯能抑制硫化铝边缘卷曲和堆摞,有助于少层纳米片的形成。Raman光谱和XRD充分证实异质结里硫化钼是少层结构,TEM进一步观察到硫化钼边缘少于7层。真空抽滤得到的膜经扫描电镜观察表面平整且均匀,制成电极后测其I-t曲线和I-v曲线特性,结果显示MoS2具有P型响应特性,MoS2/RGO的导电能力优于纯块体MoS2,且光电流值(1.21μA/cm2)约为后者(0.55μA/cm2)的两倍。最后讨论了不同抽滤体积含量对光电极光电流响应特性的影响,结果表明在一定抽滤体积含量范围内,膜越厚其光电流密度越大。
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TB302

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