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Controllable Growth and Optical Properties of wse2/vocl Vertical Heterostructures

Controllable Growth and Optical Properties of WSe2/VOCl Vert...

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作者： Syed Aamir Hussain 湖南大学

学位级别：硕士

基于原子层厚度,增强的量子限域效应以及强的光物质相互作用等独特性质,二维材料例如石墨烯、过渡金属硫族化合物(TMDs)已经在光电子领域吸引了广泛的关注。然而,由于较低的光吸收效率,二维材料光电探测器无法在低偏置电压下获得高性能... 详细信息

基于原子层厚度,增强的量子限域效应以及强的光物质相互作用等独特性质,二维材料例如石墨烯、过渡金属硫族化合物(TMDs)已经在光电子领域吸引了广泛的关注。然而,由于较低的光吸收效率,二维材料光电探测器无法在低偏置电压下获得高性能的光电性能,从而无法再实际应用中实现较低的功耗。在此基础上,二维材料的活跃领域受到限制,电子的迁移亦受到限制。二维磁性绝缘体在基础研究和技术应用方面都具有重要意义。然而,大多数二维磁系统在大气环境或光激发下是不稳定的。稳定的2D磁性绝缘体的潜在应用方面是被希望证明的。近年来,出现了一种分子式为MOX分子式的新型的二维层状材料。这些二维材料被理论预测具有独特的电子和磁特性。然而,到目前为止,这些二维MOX的研究还鲜有报道。本文中,通过简单的两步化学气相沉积(CVD)方法,我们首次成功地证明了超薄wse/vocl异质结构的合成,其中包含TMDs和MOX组分。通过拉曼光谱研究了单材料与异质结构之间晶格的振动模式,证明了异质结构较高的质量。通过XPS实验说明了异质结构的组份结构。此外,我们通过光学照片展示了单一单层和异质结构的具体形貌,并且通过扫描电子显微镜图像沉陷了了更精细的形貌态。采用稳态荧光(PL)实验研究了激子的光发射性能。此外,我们在77-300 K的温度依赖性实验中研究了激子和相应荧光的行为。同时,我们也研究了功率依赖性荧光实验。有趣的是,我们发现在wse/vocl异质结构中,底部wse层的应该强度较单一wse单层明显增强。随着激发功率的增大,增强系数相应增大,最终在高激发功率下我们获得了2倍以上的荧光增强。这也表明,该荧光的增强可以通过激发功率来进行调制。通过时间分辨和极化分辨的应该实验,我们进一步研究了荧光增强的动力学过程,提出了一个涉及到声子辅助的能量转移过程来描述这种荧增强行为。在这项工作中,大面积wse/vocl异质结构的成功生长为二维材料的光电性能工程提供了一个很好的前景。

关键词： wse2/vocl异质结构范德华异质结温度相依赖光致发光化学气相沉积

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