Wse2納米片層材料的制備

單層Wse2的分子結(jié)構(gòu)圖如圖一所示，W原子平面位于兩個(gè)六邊形se原子平面的中間。

將Wse2粉末放在管式爐中，作為wse2納米片層材料的生長源，將藍(lán)寶石襯底放置在載氣流下游6cm處作為受體，通入氬氣(流量25cm3/min ),以30 ℃/min的速率將爐內(nèi)溫度提高到950 ℃且保持30 min進(jìn)行氣相沉積,將爐體冷卻至室溫獲得WSe。納米片層材料。

樣品測試：

WSe2納米片層樣品的PL光譜由自主搭建的顯微光致發(fā)光光譜系統(tǒng)測量,該系統(tǒng)的分辨率可達(dá)到1.5 um。如圖2所示,通過閉循環(huán)液氦制冷系統(tǒng)降溫﹐177-G42型氬離子激光器614 nm)激發(fā),焦距為550 mm的 iHR550單色儀和液氮制冷的11S-1024X256-BD型CCD探測器采集信號(hào)。

其他表征數(shù)據(jù)分別由Hitach S-4800型電子掃描顯微鏡(SEM )的原子力顯微鏡(AFM ), BX51M 型光學(xué)顯微鏡(OM )、以及拉曼光譜儀獲得。

結(jié)果與討論：

在藍(lán)寶石001)襯底上生長的WSe2納米層狀結(jié)構(gòu)的**SEM圖如圖3 (a )所示,可以清晰地觀察到其**的正三角形片層結(jié)構(gòu),邊夾角為60°,邊長為2.7 um。更多不同厚度的WSe2納米三角形片層可以在光學(xué)顯微鏡中觀察到(圖3b ))。隨片層厚度的不同,光學(xué)圖像的顏色襯度不同。顏色越淺,其厚度越薄。通過光學(xué)顯微圖像可以大面積地快速確認(rèn)樣品厚度。對(duì)于二維多層納米材料,層數(shù)和表面平整度是兩個(gè)非常重要的參數(shù)。通過原子力顯微鏡能**測量WSe。的高度和表面平整度。如圖3 (c )所示,可以看到一個(gè)**的單層和雙層WSe。片層結(jié)構(gòu),其高度分別為0.76 nm和 1.67 nm l 5-6]。

圖3

(a)WSe2的掃描電子顯微鏡圖像;

b)WSe,的光學(xué)顯微鏡圖像;

c)藍(lán)寶石襯底上單層和雙層三角形WSe2納米片層的AFM圖像,插圖是對(duì)應(yīng)的高度截面圖;

d )雙層 WSe2的拉曼圖譜。

通過氣相沉積法制備了單層和多層WSe2的納米片層結(jié)構(gòu)。顯微PL光譜結(jié)果表明當(dāng)WSe,為單層時(shí),能帶為直接帶隙;隨著層數(shù)的增加,其能帶結(jié)構(gòu)由直接帶隙轉(zhuǎn)變?yōu)殚g接帶隙。通過對(duì)代表性較強(qiáng)的雙層 WSe2進(jìn)行的PL測量,得知價(jià)帶在K點(diǎn)的分裂能量差約為0.31 eV。通過分析峰位以及峰強(qiáng)在升溫過程中的變化,得出雙層 WSe,間接和直接的熒光產(chǎn)率幾乎相同,其中隨溫度升高而產(chǎn)生的峰位紅移并不都符合半導(dǎo)體帶隙的溫度變化規(guī)律。這表明在雙層結(jié)構(gòu)中,直接躍遷和間接躍遷的性質(zhì)并不相同。