Wse2納米片層材料的制備

單層Wse2的分子結構圖如圖一所示，W原子平面位于兩個六邊形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的速率將爐內溫度提高到950 ℃且保持30 min進行氣相沉積,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光光譜系統測量,該系統的分辨率可達到1.5 um。如圖2所示,通過閉循環液氦制冷系統降溫﹐177-G42型氬離子激光器614 nm)激發,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。

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

結果與討論：

在藍寶石001)襯底上生長的WSe2納米層狀結構的**SEM圖如圖3 (a )所示,可以清晰地觀察到其**的正三角形片層結構,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顯微鏡中觀察到(圖3b ))。隨片層厚度的不同,光學圖像的顏色襯度不同。顏色越淺,其厚度越薄。通過光學顯微圖像可以大面積地快速確認樣品厚度。對于二維多層納米材料,層數和表面平整度是兩個非常重要的參數。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**的單層和雙層WSe。片層結構,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,的光學顯微鏡圖像;

c)藍寶石襯底上單層和雙層三角形WSe2納米片層的AFM圖像,插圖是對應的高度截面圖;

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的納米片層結構。顯微PL光譜結果表明當WSe,為單層時,能帶為直接帶隙;隨著層數的增加,其能帶結構由直接帶隙轉變為間接帶隙。通過對代表性較強的雙層 WSe2進行的PL測量,得知價帶在K點的分裂能量差約為0.31 eV。通過分析峰位以及峰強在升溫過程中的變化,得出雙層 WSe,間接和直接的熒光產率幾乎相同,其中隨溫度升高而產生的峰位紅移并不都符合半導體帶隙的溫度變化規律。這表明在雙層結構中,直接躍遷和間接躍遷的性質并不相同。