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二维二硫化钨基材料特性调控研究

二维二硫化钨基材料特性调控研究

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作者：杨昆琪西安理工大学

学位级别：硕士

二硫化钨(ws2)作为一种典型的过渡金属硫族化合物(TMDs),由于其独特的层状结构、带隙可调以及高的比表面积等特点,使其具备优异的光学、电子和催化性能,在传感器、催化剂、电极材料和润滑剂等领域均有广泛的应用前景。具有半导体特性的... 详细信息

二硫化钨(ws2)作为一种典型的过渡金属硫族化合物(TMDs),由于其独特的层状结构、带隙可调以及高的比表面积等特点,使其具备优异的光学、电子和催化性能,在传感器、催化剂、电极材料和润滑剂等领域均有广泛的应用前景。具有半导体特性的二维ws2材料所展现的基本特性无法满足日益增长的需求,需要对二维ws2特性进行调控,以拓宽二维ws2的应用范围。吸附和构建异质结是调控二维材料的有效手段。本文主要基于密度泛函理论采用吸附和构建异质结的方式对二维ws2特性进行调控研究。(1)有毒气体分子(CO、NH3、NO和NO2)吸附本征和空位缺陷 ws2:W 缺陷 ws2(Vw/ws2)可用于捕获NO;VW/ws2是检测NH3的理想可逆传感器;有毒气体分子的吸附可以有效调节空位缺陷ws2的能带,且吸附NO和NO2后本征和空位缺陷ws2体系引入了磁性;可通过加热的方式分离有毒气体分子。(2)有机分子(TCNE、TCNQ和TTF)吸附本征ws2:有机分子在单层ws2中注入额外的载流子;ws2被有机分子吸附后能带出现杂质能级,且杂质能级都是由有机分子贡献;TCNE-ws2和 TCNQ-ws2吸附体系表现出P型掺杂,而TTF-wsz吸附体系表现出n型掺杂;通过外加负电场的方式减小了 TTF-ws2吸附体系的掺杂带隙,实现了n型有效掺杂。(3)ws2/wsSe异质结研究:wsz/wsSe和wsSe/ws2异质结的空穴迁移率大于电子迁移率;ws2/wsSe和wsSe/ws2异质结均是用于光催化水分解的理想材料;两种异质结内存在从单层wsSe到单层ws2方向的内建电场;ws2/wsSe和wsSe/ws2异质结分别在pH=0和pH=7时是典型的S型异质结,且能量转换效率分别为15.5%和15.7%。

关键词：二维ws2 密度泛函理论吸附异质结

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Yb:KLu(WO4)2晶体的高重复率被动调Q激光特性研究

Yb:KLu(WO4)2晶体的高重复率被动调Q激光特性研究

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作者：田坎青岛大学

学位级别：硕士

与大多数已知Yb离子激光晶体相比,单斜结构的Yb:KLu(WO)晶体具有大的受激发射截面和短的荧光寿命,特别适合于由被动调Q产生高重复率脉冲激光运转。本论文工作中,我们在光纤耦合输出的高亮度975-nm半导体激光器纵向泵浦条件下,对近微片... 详细信息

与大多数已知Yb离子激光晶体相比,单斜结构的Yb:KLu(WO)晶体具有大的受激发射截面和短的荧光寿命,特别适合于由被动调Q产生高重复率脉冲激光运转。本论文工作中,我们在光纤耦合输出的高亮度975-nm半导体激光器纵向泵浦条件下,对近微片谐振腔中Yb:KLu(WO)晶体的二维MoS、ws和MoTe被动调Q以及Cr(10):YAG被动调Q做了较为全面和深入的实验研究,实现了高效率、高功率和高重复率的脉冲激光运转。在谐振腔输出耦合透过率T≧70%的条件下,获得了稳定的二维MoS、ws和MoTe被动调Q激光运转。根据二维可饱和吸收体不同,所产生的最大脉冲输出功率为1.87-2.45 W;斜率效率达56%-71%;最小脉冲宽度为36-43 ns;而最高脉冲重复率达到2.18-2.52 MHz。与已报道的Yb:KLu(WO)晶体激光器中二维MoS被动调Q相比,本工作中获得的脉冲输出功率提高了一个数量级;激光效率提高8-10倍;脉冲宽度缩短5-6倍;而所达到的脉冲重复率,则代表了目前固体激光器中二维可饱和吸收体被动调Q脉冲重复率的最高水平。利用相同谐振腔和泵浦条件,在T≧80%的输出透过率下,实现了由初始透过率T=99.3%的Cr:YAG薄片晶体所引起的稳定被动调Q。所产生的最大脉冲输出功率为1.83 W,斜率效率60%,脉冲宽度39 ns,而脉冲重复率则达到0.97 MHz。这里的被动调Q脉冲重复率远超由Cr:YAG恢复时间所决定的重复率上限,是一种很反常的被动调Q。

关键词： Yb:KLu(WO4)2晶体高重复率被动调Q 可饱和吸收体二维MoS2 二维ws2 二维MoTe2 Cr4+:YAG

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