半导体结课论文
重庆大学 半导体器件物理 异质结太阳能电池 课程论文
研究生课程考核试卷（适用于课程论文、提交报告）科目：半导体器件物理教师：杜晓晴姓名：某某某学号：00000000000专业：光学工程类别：（学术、专业）上课时间：2015年4月至2014年5月考生成绩：卷面成绩平时成绩课程综合成绩阅卷评语：阅卷教师(签名)重庆大学研究生院制半导体器件物理目录异质结太阳能电池发展概况异质结太阳能电池基本原理、结构、材料体系、载流子输运碳纳米管-异质结太阳能电池原理、输出与输入关系器件性能参数性能指标与器件材料之间的关系1.太阳能电池的发展概况：太阳电池，又称太阳能电池，是利用光伏效应，直接将太阳能转换成电能的装置。
早在1839年，法国物理学家A.Becqurel发现[8]，用两片金属铂片浸入溶液中，经过阳光照射，会产生电势差。
于是，他就把这种现象称作光伏现象。
1877年，英国科学家W.Adam和R.Day发现，太阳光照在硒片上时，有电流产生，这是首次在固体中观察到光伏现象。
1883年，美国科学家 C.Fritts开发出了以硒为基础的光伏电池，其电流的增加与光通量成正比关系。
1949年，W. Shockley等人发明了晶体管并解释了p-n结的工作原理后，开始了太阳能光伏效应的研究。
1954年，美国贝尔实验室的D.Chapin、C.Fuller和G.Pearson发现单晶硅p-n结对光敏感，可产生稳定的电压，他们第一次做出了光电转换效率为6%的单晶硅太阳电池，开创了太阳能发电的新纪元。
随后出现多晶硅、碲化镉、砷化镓、铜铟硒以及非晶硅太阳电池。
1991年，瑞士科学家M.Gr tzel等人[9]首次将金属钌的有机配合物作为染料吸附在二氧化钛纳米晶的多孔膜上，制成染料敏化太阳电池，并实现了7.1%的转换效率，从此开启了染料敏化太阳电池的新时代。
澳大利亚M.Green研究小组[10,11]将单晶硅电池的效率提升至24.7%。
2010年美国科学家S.Wojtczuk报道了InGaP/GaAs/InGaAs的叠层结构太阳电池，其转换效率达42.3±2.5%，这是迄今为止太阳电池所获得的最高转换效率[12]。
半导体材料论文
半导体材料介绍摘要：本文主要介绍半导体材料的特征、分类、制备工艺以及半导体材料的一些参数。
半导体在我们的日常生活中应用很广泛，半导体材料的一些结构和参数决定了它的特性。
以二氧化钛为例，它就是一种半导体材料，其结构和性能决定了它在降解有机污染物方面的应用，人们现在研究了有关它的性质，并将进一步研究提高它的光催化效果。
关键词：半导体材料导电能力载流子电阻率电子空穴正文：半导体材料是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。
半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料，其电导率在10（U-3）～10（U-9）欧姆/厘米范围内。
半导体材料可按化学组成来分，再将结构与性能比较特殊的非晶态与液态半导体单独列为一类。
按照这样分类方法可将半导体材料分为元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体和非晶态与液态半导体。
制备不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求，包括单晶的切片、磨片、抛光片、薄膜等。
半导体材料的不同形态要求对应不同的加工工艺。
常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。
半导体材料虽然种类繁多但有一些固有的特性，称为半导体材料的特性参数。
这些特性参数不仅能反映半导体材料与其他非半导体材料之间的差别，而且更重要的是能反映各种半导体材料之间甚至同一种材料在不同情况下特性上的量的差别。
常用的半导体材料的特性参数有：禁带宽度、电阻率、载流子迁移率(载流子即半导体中参加导电的电子和空穴)、非平衡载流子寿命、位错密度。
禁带宽度由半导体的电子态、原子组态决定，反映组成这种材料的原子中价电子从束缚状态激发到自由状态所需的能量。
电阻率、载流子迁移率反映材料的导电能力。
非平衡载流子寿命反映半导体材料在外界作用（如光或电场）下内部的载流子由非平衡状态向平衡状态过渡的弛豫特性。
位错是晶体中最常见的一类晶体缺陷。
位错密度可以用来衡量半导体单晶材料晶格完整性的程度。
当然，对于非晶态半导体是没有这一反映晶格完整性的特性参数的。
半导体论文 (1)
制备P型氧化锌薄膜的方法摘要近年来随着光电器件的发展，对于短波长光电材料的需求也日益提高，而氧化锌（ZnO）作为直接宽带隙半导体材料，有着高达 60 meV 的激子束缚能，是下一代短波长光电材料的潜在材料。
有效的p 型氧化锌薄膜掺杂是实现氧化锌基光电器件的基础，但是氧化锌p型掺杂非常难以实现。
本文主要是简述制备氧化锌p型的五种方法及其每种方法的制备机制并为氧化锌p型的发展稍作展望。
关键词氧化锌（ZnO）薄膜、p型、制备方法正文一、p型氧化锌薄膜的重要性首先，我们来说一下，为什么现在都在大力研发制备p型氧化膜。
氧化锌是一种新型的Ⅱ－Ⅵ族直接带隙宽禁带化合物半导体材料，具有优异的光学和电学特性，具备了发射蓝光或近紫外光的优越条件，有望开发出紫外、绿光、蓝光等多种发光器件。
实现氧化锌基光电器件的关键技术是制备出优质的p型氧化锌薄膜。
本征氧化锌是一种n 型半导体，必须通过受主掺杂才能实现p型转变。
但是由于氧化锌中存在较多本征施主缺陷，对受主掺杂产生高度自补偿作用，并且受主杂质固溶度很低，难以实现p型转变，导致无法制得半导体器件的核心——氧化锌p－n结结构，极大地限制了氧化锌基光电器件的开发应用。
只有掌握了p型氧化锌薄膜的制备，才能实现上述的一切。
二、制备p型氧化锌薄膜的几种方法下面我将给大家介绍几种氧化锌p型掺杂的方法。
1.第一种，叫做共掺杂法。
此方法利用了受主间的静电排斥与施主和受主的静电吸引形成的亚稳定A-D-A复合体。
复合体导致强烈的离子特性，引起马德隆能减小，同时，两种掺杂元素不同的原子半径引起晶格松弛，使得固溶度有较大增加。
另外施主和受主波函数的强烈杂化导致施主能级向高能量方向移动，而受主能级向低能量方向移动，即由杂质深能级向浅能级变化，其结果是载流子的激活率有较大增加。
这种复合体产生短程类偶极子散射，而非单独受主存在时的长程库仑散射，提高了载流子的迁移率。
氧化锌掺杂后会引起晶格马德隆能的变化，施主元素的掺入引起马德隆能下降，而受主元素的掺入则引起马德隆能上升，将会影响 p 型氧化锌的形成，而采用施主和受主按 1∶2 进行共掺杂的方法，不仅能够增加固溶度，而且能够降低马德隆能。
半导体产业的发展趋势毕业论文
半导体产业的发展趋势毕业论⽂(校名)毕业设计论⽂作者学号系部机电学院专业题⽬半导体产业的发展趋势指导教师评阅教师完成时间： 2012 年⽉⽇⽬录1 引⾔------------------------------------------------------------------------- 12 半导体产业概述--------------------------------------------------------------- 2 2.1 半导体材料----------------------------------------------------------------- 2 2.2 半导体技术----------------------------------------------------------------- 2 2.2.1 半导体技术概述----------------------------------------------------------- 22.2.2 半导体制程技术的挑战----------------------------------------------------- 43 半导体产业的发展现状--------------------------------------------------------- 5 3.1 全球半导体产业简况--------------------------------------------------------- 5 3.2 中国半导体产业简况--------------------------------------------------------- 53.3 我国在国际半导体产业中所处地位--------------------------------------------- 54 半导体产业的发展趋势--------------------------------------------------------- 6 4.1 半导体技术的发展趋势------------------------------------------------------- 6 4.2 半导体产业的市场趋势------------------------------------------------------- 8 4.2.1 经营模式的调整----------------------------------------------------------- 8 4.2.2 半导体产业市场重⼼的转移------------------------------------------------- 9 4.2.3 政策导向：我国政府对产业创新环境的全⾯部署------------------------------ 10 结论--------------------------------------------------------------------------- 10 致谢--------------------------------------------------------------------------- 11 参考⽂献----------------------------------------------------------------------- 111 引⾔⾃从有⼈类以来，已经过了上百万年的岁⽉。
半导体封装技术分析与研究 毕业论文
学生毕业设计（论文）报告系别：电子与电气工程学院专业：微电子技术班号：微电081学生姓名：学生学号：设计（论文）题目：半导体封装技术分析与研究指导教师：设计地点：起迄日期：毕业设计（论文）任务书专业微电子技术班级微电081 姓名一、课题名称：半导体封装技术分析与研究二、主要技术指标：1．封装的工艺流程；2．封装的技术分类；3．封装的形式、材料、设备；4．封装过程中的缺陷分析；5．封装技术发展及未来的前景。
.三、工作内容和要求：1．查阅相关书籍明确半导体封装的概念、作用及性能；2．认真阅读半导体封装技术的资料了解具体封装工艺流程；3．接着围绕封装所实现的性能、封装的技术要素和层次进行有关知识的搜集；4．根据查找的封装技术知识对其进行详细分类；5．然后深入理解有关封装的书籍资料对封装的质量要求与缺陷作进一步分析；6．完成论文初稿；7．经多次修改，完成论文。
四、主要参考文献：[1]李可为．集成电路芯片封装技术[M]．北京：电子工业出版社，2007．19-68[2]周良知．微电子器件封装—封装材料与封装技[M]．北京：化学工业出版社，2006．57-64[3]邱碧秀．微系统封装原理与技术[M]．北京：电子工业出版社，2006．113-124[4]姜岩峰，张常年译．电子制造技术[M]．北京：化学工业出版社，2005．102-108学生（签名）年月日指导教师（签名）年月日教研室主任（签名）年月日系主任（签名）年月日毕业设计（论文）开题报告目录摘要Abstract第1章前言 (1)第 2 章半导体封装工艺 (2)2.1 工艺流程 (2)第3章半导体封装技术 (6)3.1 封装实现的性能 (6)3.2 确定IC的封装要求应注意的因素 (6)3.3 封装工程的技术层次 (7)3.4 封装材料与结构 (7)3.5 封装设备 (9)3.6 封装形式 (9)3.6.1按外形、尺寸、结构分类的半导体封装形式 (9)3.6.2按材料分类的半导体封装形式 (11)3.6.3按密封性分类的半导体封装形式 (12)第4章封装过程的质量要求与缺陷分析 (13)4.1 质量要求与分析 (13)4.2 缺陷分析与改进措施 (13)4.2.1 金线偏移 (13)4.2.2 再流焊中的主要缺陷问题 (14)第5章封装技术的发展 (17)5.1 高级封装形式 (17)5.1.1 芯片级封装CSP (17)5.1.2 多芯片模块MCM (17)5.1.3 WLCSP封装 (17)5.2 先进的封装技术简介 (17)5.2.1 叠层式3D封装的结构与工艺 (17)5.2.2 裸芯片叠层的工艺流程 (18)5.2.3 MCM叠层的工艺流程 (18)5.2.4 叠层3D封装方式的技术优势 (18)5.2.5 裸片堆叠和封装堆叠各自的性能特点 (18)5.3 半导体产业面临的趋势及发展 (19)第6章结束语 (20)答谢辞参考文献摘要本文先介绍了半导体封装工艺流程，工艺流程主要是芯片切割、芯片贴装、芯片互连、成型技术、去飞边毛刺、上锡焊、切筋成型、打码和元器件的装配。
半导体实习报告文档5篇
半导体实习报告文档5篇Semiconductor practice report document半导体实习报告文档5篇小泰温馨提示：报告是按照上级部署或工作计划，每完成一项任务，一般都要向上级写报告，反映工作中的基本情况、工作中取得的经验教训、存在的问题以及今后工作设想等，以取得上级领导部门的指导。
本文档根据申请报告内容要求展开说明，具有实践指导意义，便于学习和使用，本文下载后内容可随意修改调整及打印。
本文简要目录如下：【下载该文档后使用Word打开，按住键盘Ctrl键且鼠标单击目录内容即可跳转到对应篇章】1、篇章1：半导体实习报告文档2、篇章2：半导体公司个人实习报告范文3、篇章3：半导体公司实习报告文档4、篇章4：在半导体厂的实习报告文档5、篇章5：半导体公司个人实习报告范文篇章1:半导体实习报告文档为期第三个月的实习结束了，我在这三个月的实习中学到了很多在课堂上根本就学不到的知识，受益非浅。
现在我就对这个月的实习做一个工作小结。
实习是每一个大学毕业生必须拥有的一段经历，他使我们在实践中了解社会，让我们学到了很多在课堂上根本就学不到的知识，也打开了视野，长了见识，为我们以后进一步走向社会打下坚实的基础。
实习使我开拓了视野，实习是我们把学到的理论知识应用在实践中的一次尝试。
实习时把自己所学的理论知识用于实践，让理论知识更好的与实践相结合，在这结合的时候就是我们学以致用的时候，并且是我们扩展自己充实自己的时候。
实习期间，我利用此次难得的机会，努力工作，严格要求自己，遇到不懂的问题就虚心地向师傅们请教，搞清原理，找到方法，然后再总结经验，让自己能很快融入到工作中去，更好更快的完成任务。
同时我也利用其他时间参考一些书籍、搜索一些材料来完善自己对策划管理工作的认识，这也让我收获颇多，让我在应对工作方面更加得心应手。
矽格公司是在1997年经历千辛万苦独立出来自主经营的公司，已经有十三多年的发展历史，以成为集研制、生产、销售、技术培训于一体，拥有高精度电脑控制机械加工中心等全套加工设备的大型专业包装设备制造厂。
半导体行业发展论文
半导体行业发展论文
1. 背景介绍
半导体是一种电子材料，具有介于导体和绝缘体之间的电导性能，是现代电子
技术的基石之一。
随着科技的迅速发展，半导体行业也逐渐壮大，成为支撑数字化社会的重要产业之一。
2. 发展历程
2.1 初期阶段
半导体行业起步于20世纪中叶，最初主要应用于收音机、电视等消费电子产品，随着半导体技术的不断创新，逐渐涉足到计算机、通讯等更加高端领域。
2.2 当前阶段
随着云计算、大数据、人工智能等新兴技术的广泛应用，半导体行业面临着更
多的机遇与挑战。
各大半导体企业纷纷加大研发投入，推动半导体技术不断向前发展。
3. 未来展望
3.1 技术创新
未来，半导体行业将继续致力于技术创新，推动芯片制造工艺的突破，实现更
高性能、更低功耗、更紧凑的芯片设计。
3.2 产业升级
随着电子产品多样化和个性定制的需求不断增加，半导体行业也将朝着多样化、个性化方向发展，加大对新兴市场的布局。
4. 挑战与应对
4.1 市场竞争
随着全球半导体市场竞争加剧，企业之间的竞争愈发激烈，如何在激烈的市场
竞争中立于不败之地，是摆在半导体企业面前的重要问题。
4.2 材料短缺
半导体制造离不开大量的特殊材料，而随着全球资源的逐渐枯竭，一些关键原料可能会出现短缺情况，如何稳定原料供应链，成为半导体企业需要重视的问题。
5. 结语
随着科技的不断进步，半导体行业将继续发挥重要作用，在数字化、智能化的社会发展中发挥重要的支撑作用。
半导体行业需要不断创新，应对挑战，实现可持续发展。
一个半导体PN结从未提及问题论文
一个半导体PN结从未提及的问题的探讨摘要： pn结是半导体技术的关键所在，它又称为内电场，具有一定的电位差，但为什么做成二极管后在它的两端却没有电压呢？这个问题在所有的模电书籍上都未提及。
本文针对这个问题进行分析探讨。
abstract： pn agglomerate， which is also called internal electromagnetic field and has certain voltage， is the key to the semiconductor technique. but there are not voltage at both ends when it is made into a diode. not one analogue electron technique book has mentioned the problem above. this article analyzes and probes into it.关键词：半导体；pn结；电压key words： semiconductor；pn agglomerate；voltage中图分类号：[tm23] 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2012）30-0209-020 引言自上个世纪四十年代造出第一只二极管以来，电子技术得到了飞速发展。
它的发展给我们的生活带来了革命性的变化。
模拟电子技术基础是电子技术的一个分支，它是高等院校电子类、通信类、信息类等专业一门必修的专业基础课。
这门课程最基础的知识就是半导体，而半导体最基本的也是最重要的应用就是pn结。
pn结是构成各种半导体器件的基础。
在所有模电书籍中，都对pn结进行了详细的阐述，但有一个问题书籍上都没有解释，这就是本文提到的问题。
1 pn结的形成在自然界中，存在一种现象：分子或原子会由浓度高的地方向浓度低的地方运动，我们称为扩散。
论文模板：论简单半导体元件电路中电流,电压规律
论简单半导体元件电路中电流，电压规律作者：张骏扬学校：金华市外国语学校班级：八年级二班2015年10月3日1摘要半导体的出现是现代电子计算机科学发展如此成功的基石，目前半导体元件已经在电路中被高度集成，有着强大的数据处理能力。
本篇论文问将探讨简单半导体元件中基础的两类半导体：P型半导体和N型半导体间电子交换与电流规律。
关键词：半导体、电流、简单元件。
2目录第一章：引言第二章：P，N型半导体简述第三章：关于二极管的探讨3.1：二极管的结构3.2：二极管特性3.2.1：二极管电路的电流特点3.2.2：二极管导通与截断的规律第四章：关于三极管的探讨4.1：三极管的结构4.2：三极管特性4.2.1：三极管电路的电流特点4.2.2：三极管电路的电压特点第五章：结论3第一章：引言半导体（semiconductor），指常温下导电性能介于导体（conductor）与绝缘体（insulator）之间的材料。
半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。
如二极管、三极管就是采用半导体制作的器件。
半导体是指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。
无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。
今日大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。
常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，而硅更是各种半导体材料中，在商业应用上最具有影响力的一种。
二极管，电子元件当中，一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过，许多的使用是应用其整流的功能。
现今最普遍的二极管大多是使用半导体材料如硅或锗。
三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种控制电流的半导体器件·其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。
晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。
4第二章：P，N型半导体简述普通的半导体材料并不能达到控制电流流向与电路通断的功能，但是在半导体材料中掺入杂质，就可以改变它容纳电子的属性。
半导体材料的研究综述文献综述大学论文
半导体研究文献综述学院：材料科学与工程学院专业：材料化学班级：材料122姓名：刘田防学号：2012141009半导体材料的研究综述文献综述摘要：半导体材料的价值在于它的光学、电学特性可充分应用与器件。
随着社会的进步和现代科学技术的发展，半导体材料越来越多的与现代高科技相结合，其产品更好的服务于人类改变着人类的生活及生产。
文章从半导体材料基本概念的界定、半导体材料产业的发展现状、半导体材料未来发展趋势等方面对我国近十年针对此问题的研究进行了综述，希望能引起全社会的关注和重视。
关键词：半导体材料，研究，综述一、该领域的研究意义物质存在的形式多种多样，固体、液体、气体、等离子体等等。
我们通常把导电性差的材料，如煤、人工晶体、琥珀、陶瓷等称为绝缘体。
而把导电性比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。
可以简单的把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。
与导体和绝缘体相比，半导体材料的发现是最晚的，直到20世纪30年代，当材料的提纯技术改进以后，半导体的存在才真正被学术界认可。
本征半导体：不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。
在极低温度下，半导体的价带是满带（见能带理论），受到热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后成为导带，价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位，称为空穴。
导带中的电子和价带中的空穴合称电子- 空穴对，空穴导电并不是电子运动，但是它的运动可以将其等效为载流子。
空穴导电时等电量的电子会沿其反方向运动。
它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流，分别称为电子导电和空穴导电。
这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。
导带中的电子会落入空穴，电子-空穴对消失，称为复合。
复合时释放出的能量变成电磁辐射（发光）或晶格的热振动能量（发热）。
在一定温度下，电子- 空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡，此时半导体具有一定的载流子密度，从而具有一定的电阻率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
半导体结课论文 院系：物理与电子工程学院 专业：物理学 姓名：李丹丹 学号：1202114016 类石墨烯二硫化钼及其在光电子器件上的应用 摘要: 由单层或几层二硫化钼构成的类石墨烯二硫化钼(graphene-like MoS2)是一种具有类似石墨烯结构和性能的新型二维(2D)层状化合物, 近年来以其独特的物理、化学性质而成为新兴的研究热点.本文综述了近年来类石墨烯二硫化钼常见的几种制备方法, 包括以微机械力剥离、锂离子插层和液相超声法等为主的“自上而下”的剥离法,以及以高温热分解、水热法等为主的“自下而上”的合成法;介绍了其常用的结构表征方法,包括原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱等;概述了类石墨烯二硫化钼的紫外-可见(UV-Vis)吸收、荧光发射等基本光物理性质及其相关机理;总结了类石墨烯二硫化钼在二次电池、场效应晶体管、传感器、有机电致发光二极管和电存储等光电子器件领域的应用原理及其研究进展, 展望了这类新型二维层状化合物的研究前景.
关键词: 类石墨烯二硫化钼; 二维层状化合物; 材料制备; 结构表征; 光物理性质; 光电子器件
1.引言 近年来随着石墨烯等二维层状纳米材料研究热潮的兴起,一类新型的二维层状化合物——类石墨烯二硫化钼引起了物理、化学、材料、电子等众多领域研究人员的广泛关注.类石墨烯二硫化钼是由六方晶系的单层或多层二硫化钼组成的具有“三明治夹心”层状结构的二维晶体材料:单层二硫化钼由三层原子层构成,中间一层为钼原子层,上下两层均为硫原子层, 钼原子层被两层硫原子层所夹形成类“三明治”结构,钼原子与硫原子以共价键结合形成二维原子晶体; 多层二硫化钼由若干单层二硫化钼组成, 一般不超过五层, 层间存在弱的范德华力, 层间距约为0.65nm. 作为一类重要的二维层状纳米材料, 类石墨烯二硫化钼以其独特的 “三明治夹心”层状结构在润滑剂、催化、能量存储、复合材料等众多领域应用广泛.相比于石墨烯的零能带隙, 类石墨烯二硫化钼存在可调控的能带隙, 在光电器件领域拥有更光明的前景;相比于硅材料的三维体相结构, 类石墨烯二硫化钼具有纳米尺度的二维层状结构, 可被用来制造半导体或规格更小、能效更高的电子芯片, 将在下一代的纳米电子设备等领域得到广泛应用.本文综述了类石墨烯二硫化钼的各种制备方法、结构表征手段、光学和电子学方面的性质, 总结了国内外有关类石墨烯二硫化钼在二次电池、场效应晶体管、传感器、 有机电致发光、电存储等光电子器件方面的研究进展, 并展望了其应用前景。
2.类石墨烯二硫化钼的制备 类石墨烯二硫化钼在热、电、光、力学等方面的性质及其在光电子器件领域的潜在应用引起了科研人员的广泛关注. 然而, 一般的化学、物理法难以制备出具有层状结构的类石墨烯二硫化钼,高质量材料的可控制备是影响和制约类石墨烯二硫化钼长远发展的关键所在. 目前可以采用的方法主要有: 微机械力剥离法、锂离子插层法、液相超声法等“自上而下”的剥离法, 以及高温热分解、气相沉积、水热法等“自下而上”的合成法.在“自上而下”的制备方法中,微机械力剥离法以其操作相对简便且剥离程度高是目前应用最为成熟的方法,它能到单层二硫化钼且剥离产物具有较高的载流子迁移率, 一般多用于制作场效应晶体 管; 缺点是制备规模小和可重复性较差. 锂离子插层法是目前剥离效率最高的方法, 它适用范围广,多用于二次电池和发光二极管; 缺点是耗时、制备条件严格, 且去除锂离子极易导致类石墨烯二硫化钼的聚集.液相超声法则是最新发展出来的方法,它以操作简单、 制备条件相对宽松而正被广泛应用于光电子器件; 然而它的剥离程度和剥离效率均低于前两种方法, 且产物中单层二硫化钼的含量较低. “自下而上” 的合成法,可能是由于二硫化钼材料结构的高热和化学稳定性, 其研究还处在初级阶段, 尚存在制备成本高、工艺控制复杂等问题, 而且通过合成法获得类石墨烯二硫化钼的纯度和光、电性质等仍逊色于剥离法. 但是“自下而上”合成法具有方法、手段、底物等各方面的可控性及多样性,很具发展潜力, 通过不断创新和优化制备条件,有望实现大面积、高质量类石墨烯二硫化钼的规模化制备。
3.类石墨烯二硫化钼的光物理性质 类石墨烯二硫化钼具有特殊的“三明治”夹心二维层状结构和特殊的能带结构, 因此拥有特殊的光物理性质, 如光吸收、荧光(PL)发射等. 研究这些特殊的光物理性质, 对于制作基于类石墨烯二硫化钼的光电器件非常重要. 3.1光吸收 二硫化钼的光吸收性质与其自身的厚度密切相关: 块状二硫化钼是间接带隙半导体, 没有特征吸收峰; 而类石墨烯二硫化钼是直接带隙半导体,其特征吸收峰在紫外吸收光谱上位于620和670 nm附近, 对应于能带图1b中A、 B两种从导带到价带的竖直跃迁方式。 3.2荧光 类石墨烯二硫化钼的荧光现象最早于 2010 年由Wang 等76发现. 当块状二硫化钼被剥离至薄层时, 会出现荧光且荧光强度与二硫化钼的层数成反比. 他们采用微机械力法剥离二硫化钼并选532nm波长的激光激发类石墨烯二硫化钼, 结果成功采集到荧光发射光谱, 其特征峰出现在 620和 670 nm附近,而块状二硫化钼则没有荧光特征峰. 关于类石墨烯二硫化钼荧光现象产生的原因,人们普遍认为可能和钼原子3d轨道上电子间的相互作用有关, 然而详细、完善的机理解释则有待进一步地深入研究.除了上述采用微机械力的物理手段可以采集到荧光光谱之外, 近来有文献报道采用化学方法同样可以观察到类石墨烯二硫化钼的荧光现象, 如 2011年Eda等64用锂离子插层法剥离二硫化钼, 退火处理之后也成功采集到类似的荧光发射光谱.
4.类石墨烯二硫化钼在光电子器件上的应用 二硫化钼常温下为黑色固体粉末, 有金属光泽,熔点1185°C,密度为4.8 g·cm-3, 莫氏硬度1.0-1.5,具有抗磁性和半导体性质.二硫化钼晶体属于六方晶系, 晶体结构主要为八面体结构和三棱柱结构. 二硫化钼具有优异的润滑性能, 常用于润滑机械轴承以减小摩擦和磨损, 拥有 “高级固体润滑油王” 的美誉.然而, 当二硫化钼的厚度薄到一定程度形成类石墨烯二硫化钼时, 却表现出独特的光电半导体性质,和石墨烯一样在光电器件领域有着广泛的应用前景. 4.1二次电池 可通过充电的方式使活性物质重新激活而继续使用的锂离子和镁离子二次电池成本低 污染小、充放电容量大, 受到人们广泛关注. 由于锂、镁离子可以有效插入硫化钼片层中, 近年来人们发现类石墨烯二硫化钼可以用作锂离子电池和镁离子电池的阳极材料.81-84 在插层的过程中, 随着二硫钼层间距的增大, 不但减弱了层间作用力, 而且降低了锂、 镁离子插层的势垒, 最终增加了电池的充放电电容量.Feng等发现类石墨烯二硫化钼纳米片在较宽的电压范围内都显示出较好的循环稳定性, 20次循环后的充放电容量仍然具有初次充放电容量的84%,达到了 840 mA·h·g-1. Cho等 82则采用水热法合成出类石墨烯二硫化钼纳米片并用作高反应速率的锂离子电池阳极材料, 此法能容纳更多的锂离 子并有利于循环稳定, 该电池在1C (1C=1.06 A·g-1)倍率下充放电容量可达 912 mAh·g-1, 20 次循环后在50C倍率下充放电容量仍可达到553 mAh·g-1. Li 等 83尝试在类石墨烯二硫化钼中嵌入镁, 放电容量可达 25 mAh·g-1, 充放电效率为 10%-40%. Chen等 84采用水热法合成出的类石墨烯结构二硫化钼与平均粒径 2.5 nm的超细镁粉组装成电池,该电池首次放电容量达到了170 mAh·g-1, 50次循环后仍保持初始容量的95%.
4.2场效应晶体管 场效应晶体管(FET)是现代微电子技术中重要的一类器件, 它主要靠改变电场来影响半导体材料的导电性能. 类石墨烯二硫化钼是直接带隙半导体,故可用来制作大开关电流比、 高载流子迁移率和低耗能的FET.51,85Kis等先用微机械剥离法得到单层二硫化钼 ,随后转移单层二硫化钼到具有 270 nm厚 SiO2的硅 基片上, 再利用电子束刻蚀法制作 50 nm厚的金电极, 接着让器件于 200 °C 下退火以减小电阻, 最后用原子层积法(atomic layer deposition, ALD)制作 30nm厚的二氧化铪(HfO2)作为栅极介电层(见图6), 发现器件的阈值电压在-4 V, 开/关电流比达到108, 电子迁移率达到217 cm· 2 V-· 1 s-1.Iwasa 等 53先采用微机械力法剥离得到类石墨烯二硫化钼, 之后转移二硫化钼到透明的氧化铝基底上, 再利用电子束刻蚀法制作 Ti/Au电极, 并选用离子液体作为栅极从而最终形成电双层双极性场效应晶体管. 与二氧化铪作为栅极介电层的晶体管显示 n 型半导体性质不同, 电双层晶体管既显示 p型又显示n型性质. 这种晶体管的开/关电流比达到200, 其中空穴载流子迁移率高达 86 cm2·V-1·s-1, 是电子载流子迁移率的两倍.Wang 等 86报道了以双层二硫化钼作为导电通道的场效应晶体管的制作过程. 具体制作步骤如下: 首先用微机械力剥离法得到双层二硫化钼, 随后转移双层二硫化钼至掺有 285 nm SiO2的硅基片上, 再利用电子束刻蚀法制作 Ti/Au电极并选取 Al和 Pd 作为两个栅极从而最终整合成含正(增加模式)、负(衰减模式)阈值电压的晶体管，结果，器件的开/关电流比达到 107, 开态电流密度达到 23 μA·μm-1. 最近, Im等 87报道了掺杂聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯)(P(VDF-TrFE))的类石墨烯二硫化钼(1-3 层)作为场效应晶体管的导电通道,阴极Al作为场效应晶体管的栅极, 结果器件的开/关电流比达到105, 电子迁移率达到220 cm· 2 V-· 1 s-1.
4.3有机发光二极管、存储器等方面 有机发光二极管(OLED)具有自发光、广视角、低耗能、全彩色等优点, 在平板显示、固态照明等领域具有广阔的应用前景.96 和被广泛应用于OLED空穴注