两种层状结构的光学特性和厚度

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光学功能材料课件

为了实现可持续发展，光学功能材料产业需要注重循环经济。通过回收、再利用废弃的光学元件和材料，减少对自然资源的依赖，降低环境负担。同时，推动产学研合作，加强技术创新和人才培养，为光学功能材料的可持续发展提供有力支持。
THANKS
感谢观看
太阳能电池
太阳能电池中的减反射膜能够减少入射光的反射损失，提高
光电转换效率。
05
新型光学功能材料
光子晶体
定义
光子晶体是一种具有周期性折射率变化的介质，能够影响光的传
播行为。
特性
光子晶体具有禁带特性，即某些特定频率的光不能在其中传播，类似于电子在半导体中的行为。
应用
光子晶体可用于制造高效的光子器件，如光子晶体激光器、光子晶体光纤等。
光学功能材料课件
• 光学功能材料概述 • 光学玻璃 • 光学晶体 • 光学薄膜 • 新型光学功能材料 • 光学功能材料的未来发展趋势
01
光学功能材料概述
光学功能材料的定义
定义描述
光学功能材料是指那些具有特殊光学性质，能够通过光的吸收、发射、传输、调制等实现一种或多种特定光学功能的材料。
特征说明
光学玻璃
如冕玻璃、火石玻璃等，具有优异的成像质量和光学稳定性，用于制造各类透镜、棱镜和窗口。
非线性光学晶体
如磷酸二氢钾（KDP）、铌酸锂（LiNbO3）等，能够实现光频转换、光开关、光调制等功能，应用于激光技术、光通讯和光信息处理中。
光学功能材料的应用领域
01
02
03
04
05
光电子领域：用于制造光电子器件，如激光器、光放大器、光调制器等。
02
光学玻璃
光学玻璃的定义和性质

《二维Ⅴ-Ⅵ二元纳米片的理论研究》范文

《二维Ⅴ-Ⅵ二元纳米片的理论研究》篇一二维V-VI二元纳米片的理论研究一、引言随着纳米科技的飞速发展，二维材料因其独特的物理和化学性质在诸多领域展现出了巨大的应用潜力。

其中，二维V-VI二元纳米片作为一种新型的二维材料，因其丰富的电子结构和优异的物理性能，正逐渐成为研究热点。

本文将针对这种二维纳米片进行深入的理论研究，分析其结构特性、电子性质及其潜在的应用价值。

二、结构特性二维V-VI二元纳米片具有独特的层状结构，由V族元素（如Nb、Ta）和VI族元素（如Te、Se）通过共价键连接而成。

这种结构使得纳米片在垂直于平面的方向上具有较高的电子离域性，从而使得其电子性质和物理性质与传统的块状材料有所不同。

此外，纳米片的层间距可通过调整元素组成和制备条件进行调控，进一步丰富了其结构特性。

三、电子性质通过第一性原理计算，我们发现二维V-VI二元纳米片具有半金属性或金属性。

其电子结构中存在较多的未成对电子，使得其具有较高的电导率和热导率。

此外，这种纳米片还具有较高的载流子迁移率，使得其在半导体器件、电池材料等领域具有潜在的应用价值。

四、光学性质二维V-VI二元纳米片在光学领域也展现出独特的性质。

其光吸收系数高，覆盖了可见光到近红外光波段，使得其在光电器件、光催化等领域具有广泛的应用前景。

此外，其光致发光性能和光响应速度也表明其在光电子器件中具有潜在的应用价值。

五、应用领域基于二维V-VI二元纳米片的独特性质，其在多个领域具有潜在的应用价值。

首先，由于其高电导率和载流子迁移率，可用于制备高性能的半导体器件和电池材料。

其次，其优异的光学性质使其在光电器件、光催化等领域具有广泛的应用前景。

此外，这种纳米片还可能用于制备超导材料、催化剂等。

六、制备方法与表征技术目前，二维V-VI二元纳米片的制备方法主要包括化学气相沉积、溶液法等。

其中，化学气相沉积法可实现大面积、高质量的纳米片制备，而溶液法则适用于制备小面积、高质量的样品。

准晶体材料的合成与性质研究

准晶体材料的合成与性质研究随着科技的不断发展，准晶体材料逐渐成为各个领域的研究热点，从而吸引了越来越多的科学家加入到其研究行列中来。

准晶体材料指的是由原子或分子按照特定规律排列形成的结构相对有序、但又不符合平凡晶体的周期性复制和转动对称性的固态物质。

准晶体材料具有复杂的基本结构单元，形态奇特、多样的集合体，并具有平凡晶体所不具备的特殊的物理、化学性质。

在此背景下，本文将着重探讨准晶体材料的合成与性质研究的相关内容。

一、准晶体材料的结构特征准晶体材料的基本结构单元由多种简单结构单元组成，并按照规律排列。

其中基本结构单元通常是由相同或不同的原子或分子组成的一种几何图形，如：正十二面体、五角星、八角星等。

准晶体材料具有复杂的层状结构，由周期性的平面片组成。

其主要特征是在小范围内存在有序性，但在宏观上没有周期性等复杂的结构。

二、准晶体材料的合成方法1、氢氧化铝溶胶凝胶法氧化铝准晶体合成一般采取氢氧化铝溶胶凝胶法。

该方法主要是采用化学沉淀法制备氢氧化铝凝胶，将浓缩后的凝胶进行加热，使之分解为氧化铝粉末。

其主要优点是反应时间短，实验条件较为简单。

2、溶液合成法溶液合成法是将钠硅酸盐和碳酸钠等化合物作为原料，在溶液的协同作用下，生成具有规则的晶格构型和高度非对称性的结构单元，从而得到准晶体材料。

该方法制备准晶体材料比较简单，可以在常压下进行，具有很高的经济效益。

三、准晶体材料的物理与化学性质准晶体材料具有许多平凡晶体所不具备的独特性能。

其各向异性和非对称性是导致其具有特殊物理、化学性质的主要原因。

以下是准晶体材料的几个常见物理与化学性质：1、光学特性许多准晶体材料具有极高的透明度和折射率，在光学领域具有广泛应用。

2、磁性行为准晶体材料中存在大量磁性原子，展现出许多独特的磁学性质。

3、导电性准晶体材料具有在小范围内排列比平凡晶体更有序的结构单元，可直接影响材料的导电性能。

4、热学特性准晶体材料具有较大的热膨胀系数和热导率，对材料的热学性质产生显著影响。

二维晶体结构缩写

二维晶体结构缩写概述二维晶体结构是指在平面上分布的原子或分子排列形成的晶体结构。

在二维晶体结构中，物质只在两个方向上存在周期性，而第三个方向被限制在一个原子或分子厚度范围内。

二维晶体结构由于其特殊的几何形态和电子输运特性，在纳米电子器件和能源技术等领域具有广泛的应用前景。

常见二维晶体结构以下是常见的二维晶体结构及其缩写：1. 石墨烯 (Graphene)•缩写: GN•结构: 由碳原子形成的单层蜂窝状结构•特性: 具有高导电性、高热导性和高机械强度2. 硫族化合物 (Transition Metal Dichalcogenides, TMDCs)•缩写: TMDCs•结构: 由过渡金属和硫族元素形成的层状结构•特性: 具有可调控的能带结构和优异的光学性质3. 氮化硼 (Boron Nitride)•缩写: BN•结构: 类似于石墨烯的层状结构，但由硼和氮原子构成•特性: 具有良好的绝缘性和热稳定性4. 过渡金属三元硫族化合物 (Transition Metal Trichalcogenides, TMTCs)•缩写: TMTCs•结构: 由过渡金属和硫族元素构成的层状结构•特性: 具有丰富的物理性质，如拓扑绝缘体和超导性二维晶体结构的制备方法二维晶体结构的制备方法多种多样，以下是一些常见的方法：1. 机械剥离法 (Mechanical Exfoliation)•利用胶带或其他黏性物质将多层二维晶体结构的层分离得到单层结构•适用于石墨烯等少数层厚度的材料2. 化学气相沉积法 (Chemical Vapor Deposition, CVD)•通过将气态前体物质在基底上沉积形成二维晶体结构•可以控制晶体的生长方向和厚度3. 液相剥离法 (Liquid Phase Exfoliation)•将多层二维晶体结构置于溶剂中，通过机械剥离或超声处理分离出单层结构•适用于大规模制备和生产4. 电化学剥离法 (Electrochemical Exfoliation)•利用电化学反应将多层二维晶体结构剥离得到单层结构•受到电极材料和电解液的选择影响二维晶体结构的应用领域二维晶体结构由于其独特的性质，在多个领域具有广泛的应用前景，以下是一些典型的应用领域：1. 纳米电子器件•二维晶体结构作为局域的电子传输通道，在纳米电子器件中可以实现高性能的晶体管和逻辑门等功能单元2. 光电子学•由于二维晶体结构具有可调控的能带结构和较高的光学吸收性能，可以用于光电探测器、光电转换器和激光器等光电子学器件3. 能源技术•二维晶体结构可以用作催化剂、电池材料和光催化剂，用于能源转换和储存领域，如燃料电池、锂离子电池和水分解等4. 传感器•由于二维晶体结构对环境参数的高度敏感性，可以用于传感器的制备，例如气体传感器、生物传感器和应变传感器等结语随着二维晶体结构研究的深入，我们对其性质和应用的理解逐渐加深。

二硫化钼晶体结构

二硫化钼晶体结构二硫化钼是一种常见的金属硫化物，化学式为MoS2。

它具有特殊的晶体结构，被广泛应用于电子器件、摩擦材料和催化剂等领域。

本文将详细介绍二硫化钼晶体的结构。

二硫化钼晶体是由钼原子和硫原子通过共价键连接而成的。

在晶体结构中，每个钼原子被六个硫原子包围，而每个硫原子则与三个钼原子相连。

这种特殊的排列方式使得二硫化钼具有层状结构。

每个层由一个钼原子层和两个硫原子层组成，钼原子层和硫原子层交替排列。

这种层状结构使得二硫化钼具有许多独特的性质。

二硫化钼晶体具有优异的机械性能。

由于层状结构中硫原子之间的相互作用较强，使得二硫化钼具有较高的硬度和强度。

这使得二硫化钼在摩擦材料中具有出色的耐磨性能，广泛应用于润滑剂和摩擦片等领域。

二硫化钼晶体具有优异的电子特性。

由于层状结构中钼原子层和硫原子层之间的相互作用较弱，使得二硫化钼具有较好的电子传输性能。

这使得二硫化钼在电子器件中具有重要的应用价值。

例如，二硫化钼可以用作场效应晶体管中的通道材料，可以实现低功耗和高性能的电子器件。

二硫化钼晶体还具有优异的光学性能。

由于层状结构中钼原子层和硫原子层之间的相互作用较弱，使得二硫化钼具有较好的光吸收和光发射性能。

这使得二硫化钼在光电子器件中具有重要的应用潜力。

例如，二硫化钼可以用作太阳能电池中的吸收层材料，可以实现高效的光电转换效率。

二硫化钼晶体具有独特的层状结构，赋予其优异的机械、电子和光学特性。

这使得二硫化钼在电子器件、摩擦材料和催化剂等领域具有广泛的应用前景。

通过对二硫化钼晶体结构的深入研究，可以进一步发掘其潜在的应用价值，并推动相关领域的发展和创新。

片状晶体和针状晶体概述及解释说明

片状晶体和针状晶体概述及解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在介绍片状晶体和针状晶体的概念、特征以及形成过程，并比较它们在应用领域中的差异。

结晶是物质由无序状态转变为具有有序结构的过程，其中片状晶体和针状晶体是常见的结晶形态。

对于理解和应用这两种结晶形态，有必要深入了解它们的定义、特征以及产生机制。

1.2 文章结构首先，我们将详细定义和描述片状晶体，并讨论其典型特征和形成过程。

接着，我们将对片状晶体在不同领域的应用进行探讨。

然后，我们将转向针状晶体的概念、特征以及形成过程，并列举其在各个领域中的应用范围。

而后，我们将比较片状晶体和针状晶体之间的区别与相似点，包括结构差异、物理性质比较以及结晶生长机制上的差异。

最后，文章将总结所述内容并给出对片状晶体和针状晶体未来发展方向的展望。

1.3 目的本文的目的是系统地介绍片状晶体和针状晶体，并提供对它们特征、形成过程以及应用领域的深入理解。

通过比较这两种结晶形态的差异，我们将有助于更好地掌握它们在不同领域中的应用，并为相关研究和应用提供参考与启示。

2. 片状晶体2.1 定义与特征片状晶体是一种常见的结晶形态，其在三维空间中呈现出薄而扁平的形状。

通常可以将片状晶体看作是由于结晶过程中某些特定的条件或者成分控制所导致。

这种类型的晶体常常具有平滑的表面和规则的外形。

2.2 形成过程片状晶体的形成过程涉及各种因素，例如温度、溶剂浓度、沉淀速率等。

在适当的条件下，溶液中的离子或分子会通过结晶作用按照特定方向排列并逐渐生长形成片状结构。

一般来说，存在着某种行为能够阻碍结晶物质在所有方向上均匀生长，从而促使其产生较大表面积但相对较小厚度的片状结构。

2.3 应用领域片状晶体在许多领域都有广泛应用。

例如，在化学工业中，通过控制反应条件和沉淀机制可制备出带有特定形貌和性质的片状结构材料，用于催化剂、吸附剂和电极材料等方面。

此外，片状晶体还在材料科学、生物医药等领域中得到应用，如用于制备薄膜、纳米器件和药物输送系统。

二维层状In2Se3材料的快速制备及结构特性研究

第52卷第10期2023年10月人㊀工㊀晶㊀体㊀学㊀报JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS Vol.52㊀No.10October,2023二维层状In 2Se 3材料的快速制备及结构特性研究俞书昕,金泽辛,陈㊀容,李㊀韬,祖翔宇,吴海飞(绍兴文理学院,绍兴㊀312000)摘要:In 2Se 3二维层状材料具有优异的光电㊁热电和铁电特性㊂目前In 2Se 3二维层状材料大部分通过对化学气相输运(CVT)法制备的块体In 2Se 3进行机械剥离获得,CVT 法制备工艺复杂㊁制备时间长㊁成本高,与之相比,布里奇曼(B-S)法具有制备工艺简单㊁制备效率高㊁成本低的优势㊂为此,本文对CVT 法和B-S 法制备的块体In 2Se 3分别进行了机械剥离,并转移到SiO 2/Si(111)基底,获得了相应的二维层状In 2Se 3样品㊂同时利用原子力显微镜(AFM)㊁激光拉曼和X 射线衍射(XRD)对两样品进行表面形貌㊁晶格振动谱和结晶质量的测量,发现用B-S 法制备㊁剥离的样品具有与CVT 法制备㊁剥离样品几乎相同的表面原子级平整度和单晶结晶质量㊂本文为高质量二维层状In 2Se 3材料的获得提供了更为经济实用的途径㊂关键词:In 2Se 3;二维层状材料;机械剥离;化学气相输运法;布里奇曼法中图分类号:O766;O484㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1000-985X (2023)10-1787-06Rapid Preparation and Structural Characterization of Two-Dimensional Layered In 2Se 3MaterialsYU Shuxin ,JIN Zexin ,CHEN Rong ,LI Tao ,ZU Xiangyu ,WU Haifei (Shaoxing University,Shaoxing 312000,China)Abstract :In 2Se 32D layered materials have excellent photoelectric,thermoelectric and ferroelectric properties.At present,most of the In 2Se 3materials are obtained by mechanical exfoliation of bulk In 2Se 3prepared by the complicated chemical vapor transport (CVT)method with long time and high pared with CVT method,the Bridgman (B-S)method has the advantages of simple preparation process,high efficiency and low cost.In this paper,the bulk In 2Se 3prepared by CVT and B-S method were mechanically exfoliated and transferred to SiO 2/Si(111)substrates to obtain the corresponding two-dimensional layered In 2Se 3samples.The surface morphology,lattice vibration spectrum and crystalline quality of both samples were also measured by atomic force microscopy (AFM),laser Raman and X-ray diffraction (XRD).The results show that the samples prepared and exfoliated by B-S method have almost the same surface atomic level flatness and single crystal crystalline quality as those prepared and exfoliated by CVT method.This paper provides a more economical and practical way to obtain high-quality two-dimensional layered In 2Se 3materials.Key words :In 2Se 3;two-dimensional layered material;mechanical exfoliation;chemical vapor transport method;Bridgman method㊀㊀㊀收稿日期:2023-03-28㊀㊀基金项目:浙江省自然科学基金(LY19E020009)㊀㊀作者简介:俞书昕(2001 ),男,浙江省人㊂E-mail:1480949904@ ㊀㊀通信作者:吴海飞,博士,副教授㊂E-mail:wuhaifei@0㊀引㊀㊀言近年来,二维层状In 2Se 3材料因其独特的晶体结构和光电㊁热电特性在半导体材料领域获得了人们的广泛关注[1-6]㊂In 2Se 3有五种不同的结构,包括α㊁β㊁γ㊁κ和δ相[7-10]㊂2015年,Island 等研究了二维层状In 2Se 3的光电晶体管,由于In 2Se 3具有直接带隙和极强的光门效应,其光电流增益可达(9.8ʃ2.5)ˑ104A /W [2]㊂2017年,Ding 等[24]利用第一性原理计算预测了α-In 2Se 3具有面内和面外相耦合的室温自发铁电特性㊂随1788㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷后,多个实验团队陆续验证了超薄α-In2Se3在室温下面内和面外的自发铁电性[12-14],这为基于In2Se3器件性能的调控提供了基础㊂此外,武汉大学刘惠军课题组研究发现二维层状In2Se3具有多能谷能带特征,能带简并度高,且其z方向的晶格热导率仅为0.68W㊃m-1㊃K-1,高能带简并度㊁低晶格热导率表明二维层状In2Se3具有高的电输运和低的热输运性能,是理想的热电材料[14]㊂同时In2Se3在光伏太阳能电池[15]㊁光电子[11,16]㊁离子电池[17]㊁相变材料[18]等领域都有着广泛的应用㊂以上研究工作表明二维层状In2Se3在光电㊁铁电㊁热电器件领域有着可观的应用前景㊂目前对于二维层状In2Se3的获得,大多通过对块体层状In2Se3的机械剥离[1,3,12-13]来实现,且用作机械剥离的块体层状In2Se3主要采用化学气相输运(chemical vapor transportation,CVT)法制备得到,具体步骤如下:将具有适当化学计量比的纯In和Se与少量的传输剂一起放入石英安瓿中密封,冷却,抽真空,设置温度梯度为950~800ħ,生长得到块体样品[19-20],如图1(a)所示㊂该方法制备工艺较为复杂,且制备时间耗时长,获得的块体In2Se3层状材料尺寸大㊁缺陷少,但产量低㊁价格偏高,导致实验成本过高㊂布里奇曼(Bridgman,B-S)法的主要原理是利用金属容器和石英玻璃容器的差异熔融温度进行晶体生长㊂相比于CVT法,B-S法使用原料比为1ʒ1的In和Se作为起始材料,在管状炉中通过调节两独立区的温度和管的移动来进行样品的生长[21-22],如图1(b)所示,可以得到较大尺寸的样品,具有制备工艺简单㊁产量高的特点,广泛应用于半导体材料㊁金属材料等领域㊂但是B-S法制备得到的样品易破碎,平整台面较少,如B-S法制备的块体In2Se3经机械剥离后能达到二维层状In2Se3的实验要求,将大幅度降低实验的成本,有益于二维层状In2Se3的大规模推广应用㊂为此,本文利用机械剥离法对CVT法和B-S法制备的块体In2Se3分别进行了剥离,并利用原子力显微镜(AFM)㊁激光拉曼和X射线衍射(XRD)对剥离的样品进行了对比测试,发现B-S法获得的二维层状In2Se3在表面平整度和结晶质量上均可与CVT法获得的二维层状In2Se3比拟,且两者具有类似的晶格振动谱,即B-S法制备的块体In2Se3可通过机械剥离获得符合实验要求的二维层状In2Se3㊂图1㊀In2Se3的两种制备方式㊂(a)CVT法制备In2Se3的原理图;(b)B-S法制备In2Se3的原理图Fig.1㊀Two preparation methods of In2Se3.(a)Schematic diagram of In2Se3preparation by CVT method;(b)schematic diagram of In2Se3preparation by B-S method1㊀实㊀㊀验利用Scotch胶带不断对撕CVT法和B-S法制备的块体In2Se3材料,并将其转移到SiO2/Si(111)基底上以获得厚度10~20nm的二维层状In2Se3样品,分别计作In2Se3(C)和In2Se3(B)㊂利用AFM和光学显微镜对In2Se3(C)和In2Se3(B)进行表面形貌的表征;利用拉曼光谱仪采用波长为532nm的激光对两种样品的晶格振动谱进行测试;利用XRD采用波长为1.54056Å的Cu特征谱线对样品的结晶质量进行表征;利用PL荧光光谱测试仪(激发波长为350nm)对样品的内部电子能带结构进行对比测试㊂2㊀结果与讨论In2Se3具有α㊁β㊁γ㊁κ和δ相5种不同的结构,实验研究表明这5种不同的结构具有不同的晶格振动谱图[12-13],即通过激光拉曼的测试可分辨出In2Se3的具体结构信息㊂为此,本文对机械剥离法获得的In2Se3(C)㊀第10期俞书昕等:二维层状In 2Se 3材料的快速制备及结构特性研究1789㊀图2㊀In 2Se 3(C)和In 2Se 3(B)样品的激光拉曼谱Fig.2㊀Laser Raman spectra of In 2Se 3(C)and In 2Se 3(B)samples 和In 2Se 3(B)样品分别进行了激光拉曼的测试,测试范围为0~400cm -1,其结果如图2所示㊂图中可以看到,In 2Se 3(C)和In 2Se 3(B)样品拉曼谱非常相似,均在89㊁104㊁180㊁196cm -1处出现了不同强度的拉曼散射峰,In 2Se 3(C)样品的散射峰强度略高于In 2Se 3(B)样品㊂由于SiO 2/Si(111)基底在此测试波段并没有散射信号,可以推断出现的4个散射峰应该均来自In 2Se 3本身㊂与α㊁β㊁γ㊁κ和δ相In 2Se 3的晶格振动谱对比,发现In 2Se 3(C)和In 2Se 3(B)样品的散射峰与α相In 2Se 3的拉曼散射峰一致[23-25],89cm -1处为E 对称模式特征峰,104cm -1处为A 1(LO +TO)声子模式特征峰,180和196cm -1处出现的特征峰来自α相In 2Se 3晶格纵声学波LO 和横声学波TO 分裂,180cm -1处对应A 1(LO)模式特征峰,196cm -1处对应A 1(TO)模式特征峰[14]㊂表明对CVT 法和B-S 法制备的块体In 2Se 3进行机械剥离获得的二维层状In 2Se 3均为纯α相,这也与室温下α相In 2Se 3最稳定吻合㊂为检验In 2Se 3(B)样品的剥离质量,本文对In 2Se 3(C)和In 2Se 3(B)样品分别进行了光学显微镜观察和AFM 测试,图3(a)㊁(d)分别给出了In 2Se 3(C)和In 2Se 3(B)样品的光学显微镜照片,图3(b)㊁(e)分别给出了In 2Se 3(C)和In 2Se 3(B)样品的AFM 照片,扫描范围均为5μm ˑ5μm;图3(c)㊁(f)分别为沿图3(b)㊁(e)中AB㊁CE 线段作的高度曲线图㊂图中可以看到In 2Se 3(C)和In 2Se 3(B)样品表面台面均具有原子级的表面平整度,与In 2Se 3(C)相比,In 2Se 3(B)表面的台阶密度相对大些,台面宽度相对窄些㊂为作定量比较,本文分图3㊀样品In 2Se 3的光学显微照片和AFM 表征结果㊂(a)In 2Se 3(C)样品的光学显微照片;(b)In 2Se 3(C)样品的AFM 照片;(c)沿图3(b)中AB 线段作的高度曲线图;(d)In 2Se 3(B)样品的光学显微照片;(e)In 2Se 3(B)样品的AFM 照片;(f)沿图3(e)中CE 线段作的高度曲线图Fig.3㊀Optical images and AFM characterization results of sample In 2Se 3.(a)Optical image of In 2Se 3(C)sample;(b)AFM image of In 2Se 3(C)sample;(c)height profile along line segment AB in Fig.3(b);(d)optical image of In 2Se 3(B)sample;(e)AFM image of In 2Se 3(B)sample;(f)height profile along line segment CE in Fig.3(e)1790㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷别对In2Se3(C)和In2Se3(B)样品10个不同的10μmˑ10μm区域进行了测试,对两者的台面宽度进行了统计对比,发现In2Se3(B)样品的台面宽度分布跨度较大,最窄的台面宽度仅约100nm,最宽的台面宽度可达约3.088μm,且以2~3μm居多;In2Se3(C)样品的台面宽度相对比较均衡,基本处于2~4μm㊂由图3(c)㊁(f)可以看出,图3(b)㊁(e)中各台面间的高度差(台阶高度)分别为4.16㊁0.90㊁0.92㊁1.80nm㊂图4给出了α相In2Se3的原子结构示意图,In2Se3具有层状结构,每个5原子层由3个Se原子和2个In原子交替排列组成,层内Se原子和In原子间通过较强的共价键相连,层与层之间通过微弱的范德瓦耳斯(van der Waals, vdW)力相互作用㊂根据文献报道,α-In2Se3层与层之间距离约为1.082nm[9]㊂可以估算图3(b)㊁(e)中各台面间的高度差(台阶高度)4.16㊁0.90㊁0.92㊁1.80nm分别对应4㊁1㊁1㊁2个5原子层,测试In2Se3(C)和In2Se3(B)样品其他区域,发现所有台阶高度均为单个5原子层台阶高度的整数倍,表明利用Scotch胶带的机械剥离只破坏了In2Se3样品层与层之间的力,并没有破坏单个5原子层内部原子间的作用力,此结论也证明了In2Se3层与层之间为微弱的vdW力㊂图4㊀α-In2Se3的结构示意图Fig.4㊀Schematic structure ofα-In2Se3为表征In2Se3样品的结晶质量,本文对In2Se3(C)和In2Se3(B)均进行了XRD测试,其结果分别如图5(a)㊁(b)所示,样品通过钽片条点焊在铁片上,导致XRD测试结果同时伴有钽和铁的衍射信号峰,为明确测试的XRD图谱中各衍射峰的来源,本文在图5(a)㊁(b)的下方分别给出了钽和铁的衍射信号峰,两样品中掠射角2θ为44.599ʎ处出现的衍射来自Fe(110)[26],掠射角2θ为38.438ʎ处出现的衍射来自Ta(200)[27]㊂由图可知In2Se3(B)和In2Se3(C)样品的XRD图谱非常接近,除了来自Fe(110)和Ta(200)晶面的衍射峰外,在掠射角2θ为18.392ʎ㊁27.769ʎ㊁37.280ʎ㊁47.305ʎ㊁57.557ʎ处均出现了衍射峰,这些衍射峰从小到大分别与In2Se3(001)的4级㊁6级㊁8级㊁10级和12级衍射晶面相对应[25,28-29],且两样品In2Se3(001)各级衍射峰间的相对强度比基本相同,表明In2Se3(B)和In2Se3(C)样品均为高质量单晶㊂根据In2Se3(004)晶面的掠射角2θ计算得到样品的晶面间距为19.2796Å,与文献当中所述一致[30-32]㊂为进一步比较两样品的结晶质量,测量得到两样品In2Se3(004)晶面衍射峰的半峰全宽分别为0.11ʎ和0.12ʎ(见图5(a)㊁(b)插图),可见In2Se3(B)具有和In2Se3(C)一样的结晶质量㊂图5㊀In2Se3样品的XRD图谱Fig.5㊀XRD patterns of In2Se3sample㊀第10期俞书昕等:二维层状In 2Se 3材料的快速制备及结构特性研究1791㊀为了对比两种方法制备得到的样品在发光属性和电子能带结构方面的差异,本文对In 2Se 3(C)和In 2Se 3(B)均进行了PL 测试㊂在室温298.15K,激发波长λex =350nm 条件下对两个样品进行测试,两种样品的峰位均出现在709nm 处(见图6),两种方法制备得到的样品的测试谱图中峰位㊁峰形㊁峰宽都相同,表明两个样品的发光属性和内部电子能带结构具有一致性㊂图6㊀In 2Se 3(C)和In 2Se 3(B)样品的PL 图谱Fig.6㊀Photoluminescence spectra of In 2Se 3(C)and In 2Se 3(B)samples 3㊀结㊀㊀论本文利用Scotch 胶带对CVT 法和B-S 法制备的块体In 2Se 3分别进行了机械剥离,并转移到SiO 2/Si (111)基底,获得了相应的二维层状In 2Se 3样品㊂同时利用AFM㊁激光拉曼和XRD 对剥离的样品进行了对比测试,发现B-S 法获得的二维层状In 2Se 3在表面平整度和结晶质量上均可与CVT 法获得的二维层状In 2Se 3相比拟,且两者具有类似的晶格振动谱,均为纯α相In 2Se 3㊂研究结果表明B-S 法制备的块体In 2Se 3通过机械剥离也可获得高质量的符合实验要求的二维层状In 2Se 3样品,本文为高质量二维层状In 2Se 3材料的获得提供了更为经济实用的思路和途径㊂参考文献[1]㊀JACOBS-GEDRIM R B,SHANMUGAM M,JAIN N,et al.Extraordinary photoresponse in two-dimensional In 2Se 3nanosheets[J].ACS Nano,2014,8(1):514-521.[2]㊀Island J O,Blanter S I,Buscema M,et al.Gate controlled photocurrent generation mechanisms in high-gain In 2Se 3phototransistors[J].NanoLetters,2015,15(12):7853-7858.[3]㊀XU C,MAO J F,GUO X Y,et al.Two-dimensional ferroelasticity in van der Waals β -In 2Se 3[J].Nature Communications,2021,12:3665.[4]㊀MARSILLAC S,COMBOT-MARIE A M,BERNÈDE J C,et al.Experimental evidence of the low-temperature formation of γ-In 2Se 3thin films obtained by a solid-state reaction[J].Thin Solid Films,1996,288(1/2):14-20.[5]㊀LIN M,WU 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mxene吸收光谱 -回复

mxene吸收光谱-回复MXene是一类新兴的二维材料，其在光学方面具有广阔的应用前景。

本文将以"MXene吸收光谱"为主题，从介绍MXene的基本概念开始，逐步阐述MXene的结构特性、制备方法，以及其在吸收光谱方面的研究进展和应用前景。

一、MXene的基本概念MXene是一种由碳、氮以及过渡金属元素组成的二维纳米材料，其特点在于其具有高度可调节的化学组成和层状结构。

MXene的命名方式是由其层状结构的基本单位，即"MX"以及二维的后缀"ene"组成的。

其中，M 代表过渡金属元素，X代表碳、氮或氢等元素。

二、MXene的结构特性MXene的结构特性主要源于其层状结构。

在MXene中，过渡金属元素的原子层与碳、氮等元素形成的烯烃状层交替堆叠。

这种层状结构使得MXene具有特殊的电子结构，导致其在光学吸收方面具有独特的性能。

三、MXene的制备方法目前，制备MXene的常用方法主要包括剥离方法和化学合成方法。

剥离方法是通过化学处理将MXene前体中的其他元素去除，得到MXene层状结构的纳米材料。

化学合成方法则是通过控制反应条件和原料的选择，直接合成MXene纳米材料。

四、MXene的吸收光谱研究进展近年来，MXene的吸收光谱研究取得了许多重要进展。

研究表明，MXene 在可见光到近红外光谱范围内具有广泛的吸收能力。

其吸收谱在不同波长下呈现出不同的特征峰，这些特征峰与MXene的化学组成、结构特性以及表面修饰有关。

通过对MXene吸收光谱的研究，可以深入了解MXene 的光学性能，为其在光电转换、光催化、光电子器件等领域的应用提供基础。

五、MXene吸收光谱的应用前景基于MXene吸收光谱的特性，研究人员已经开始探索其在各种领域的应用。

例如，将MXene纳米材料与光敏剂结合，可以构建高效的太阳能光催化体系；利用MXene纳米材料在近红外光谱范围的吸收能力，可以开发出高性能的近红外光电探测器；同时，MXene的吸收光谱特性还可以用于荧光探针、生物医学成像和光热治疗等领域。

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作者Kozlova N.S., Kozlova A.P., Zabelina E.V., Goreeva Zh.A., Didenko I.S.11Laboratory “Single crystals and Stock on their Base” NUST “MISiS”, Moscow, Russia 前言基于光（紫外到红外）的光学特性的技术广泛使用了多层光学涂层[1]。

要想成功设计和制造光学涂层，需要获得准确可靠的层状薄膜结构的折射率、吸收系数和厚度信息。

无损检测方法是成功研究薄膜结构特性的首选方法。

表征层状薄膜结构的基本方法与表征散装材料的光学技术截然不同。

通常采用椭圆光度法来表征薄膜的光学特性，该方法是一种基于样本反射光偏振态分析的光学技术。

现在还有另一种多用途无损光学技术可供选择―多角度分光光度法[2, 3]。

入射偏振光反射率和透射率的光谱和角函数由配备相应附件的分光光度计获得。

两种层状结构的光学特性和厚度使用配备 UMA 附件的 Cary 5000 测量折射率和薄膜厚度但是，光学参数很大程度上取决于• 基底和薄膜的生长条件• 薄膜的均匀性• 基底的均匀性和• 光学特性[4, 5]我们期望薄膜在整个结构寿命期间保持其均匀性。

本项工作的目的是，采用配备了独有的自动化全能型测量附件包 (UMA) 的 Agilent Cary 5000 分光光度计测定薄膜的以下参数：厚度 (d)、折射率 (n) 和消光系数 (k)。

实验部分配备 UMА 的 Cary 5000 分光光度计可在无人值守的情况下自动执行以下测量：• 以 0.02° 的最小步长间隔测量绝对反射率 R（入射光角度5–85°）和绝对透射率 T（入射光角度 0–85°）• 在一个工作序列内测量不同角度和偏振态的 T 和 R• 190–2800 nm 工作波长范围内的非偏振光• 250–2500 nm 波长范围内的s- 和p-偏振光因此，无需移动样品就可获得所有相关信息。

配备UMА 的Cary 5000 是一款通用型测量系统，无需使用多个控制台、无需进行多次更换和/或使用多种配置。

该系统可提供高质量数据，从样品的同一区域中测得所有特性数据。

该附件的巨大优势在于，其通过改变入射光的偏振，在不同的入射光角度下，针对样品的同一区域测量样品的光学特性。

UMA 附件由固定光源、可 360° 旋转的样品支架以及单独的检测器组成。

检测器可在水平面内围绕样品移动。

薄膜的折射率和厚度采用双角度光入射进行表征[6]。

此方法对光谱范围有一定要求，即，在该光谱范围内，薄膜为透明的或几乎不吸收光。

结果与讨论测量了两个样品，每个样品具有不同类型的基底（在可见波段内透明或不透明）：石英基底（可见光范围内透明）上的Zr-Si-B-(N) 纳米复合涂层薄膜[7]，(001) 单晶硅基底（可见光范围内不透明）上的铌酸锂 LiNbO3层状结构样本[8, 9]。

两种结构都采用高频磁控溅射生成。

在此方法中，根据基底透射光的能力来选择要测量的参数：对于透明基底，测量透射率；对于不透明基底，测量反射率。

为确定第一个样品的厚度 (d)，测得任意两个不同入射角（非偏振光）下的透射光谱，在本例中为垂直入射 φ1 = 0° 以及φ2 = 20°（图 1）。

图 1. 石英基底上 Zr-Si-B-(N) 纳米复合涂层薄膜在垂直入射 (λ2) 和 20° (λ1) 时的透射光谱为评估溅射层的折射率，我们使用了在两个不同入射角（非偏振光）下记录的光谱反射率和波长间的关系，其中两个入射角为 φ1 = 6° 和 φ2 = 20°（图 2）。

图 2. 硅基底上的 LiNbO3结构样本在 6° 和 20° 入射角下的反射光谱23我们在所得的光谱中，分别针对入射角 φ1 和 φ2 选择对应于相同干扰峰的波长 λφ1 和 λφ2，并使用以下公式确定薄膜的折射率[6]：其中，n 0 是介质的折射率（此处的介质为空气，n 0 = 1），β 为通过如下公式确定的系数：采用第一个公式计算出的两个样品的薄膜折射率 n 分别汇总于表 1 和 2 中。

采用以下公式[6]，基于同一入射角（两个入射角中较小的那个入射角）下最大邻频干扰位置处的 λ1 和 λ2 来计算薄膜的光学厚度 dn：用薄膜的光学厚度 dn 除以折射率 n ，以此计算出薄膜的厚度，为 250 nm ± 30 nm 。

遗憾的是，利用此技术测定折射率时，峰值波长的测量结果需要有很高的精准度，否则将会影响折射率结果。

因此，此方法仅适用于初步估计折射率，选出初始近似值。

经光学显微镜检测，这些薄膜的结构并不均匀。

从 n 值测量结果的准确性就可明显看出这一点。

此方法确定薄膜的 n 时，准确度优于 0.01。

3 层状结构的测量结果基于所得到的结果，分别为石英基底上的 Zr-Si-B-(N) 纳米复合涂层薄膜和硅基底上的 LiNbO 3 结构样本绘制折射率的色散曲线，分别如图 3 和图 4 所示。

图 3. 石英基底上 Zr-Si-B-(N) 纳米复合涂层薄膜的色散曲线本文中的信息、说明和指标如有变更，恕不另行通知。

其中一个样品为纳米复合涂层：石英基底（可见光范围内透明）上的 Zr-Si-B-(N) 薄膜。

第二个样品为单晶硅基底（可见光范围内不透明）上的铌酸锂 LiNbO 3 层状结构。

计算出了两个样品的折射率，准确度为 ±0.01。

根据所测定的折射率，计算了两个样品的薄膜厚度。

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