金屬硫屬化物薄膜
關注創建者：漫游太陽系 創建時間：2019-01-03
金屬硫屬化物薄膜的實例教程
利用分子前驅體溶液制備金屬硫屬化物薄膜在器件領域具有廣泛的應用前景。中國科技大學材料科學與工程學院陳濤和朱長飛課題組利用巰基乙醇和乙醇胺這種新型硫醇/胺溶劑，溶解很多價格便宜的金屬氧化物和氫氧化物，如Cu2O、ZnO、SnO、In(OH)3、GeO2、Cd(OH)2、MnO、PbO、Bi2O3、Sb2O3。通過添加硫脲和硒粉作為硫源和硒源后可以制得相應的二元金屬硫化物、硒化物。研究成果近期發表于Science China Materials, 2018, doi:10.1007/s40843-018-9376-7。
圖1. 金屬氧化物（氫氧化物）溶解于巰基乙醇/乙醇胺
此方法還可用來制備純物相的帶隙可調的三元CuSbSe2?
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和四元Cu2ZnSnSe4。用這種方法合成的Sb2S3平面異質結太陽電池光電轉化效率可高達到4.39%。
這項研究提供了一種制備二元、三元、四元器件級金屬硫屬化物薄膜的普適性方法。
來源：中國科學材料
展開 與在未摻雜時是具有半金屬性的石墨烯相反，過度金屬硫屬化物具有化學式MX2 (M?=?Mo, W; X?=?S, Se, Te)是具有直接帶隙的半導體。單層TMDs已經被用作場效應晶體管和微處理器中的溝道材料，以及太陽能電池中的吸收層和傳感器，并取得了具有可觀前景的結果。
在實際條件下，缺陷對器件的性能起著至關重要的作用。類似于傳統的塊體半導體，具有淺施主或受主狀態的雜質可以用于通過缺陷工程控制TMDs中的載流子濃度。吸附的原子和分子在TMD中是一類有前景的雜質，因為它們傾向于僅僅微弱地擾動TMD襯底的原子結構，從而限制了可能由雜質散射或俘獲導致的載流子遷移率的退化。
對TMDs上帶電吸附物性質的詳細理論理解對于新器件的合理設計很重要。一方面，許多課題組已經使用ab initio密度泛函理論(DFT)來研究吸附的原子和分子與TMDs的相互作用。這種計算產生了關于吸附幾何形狀、吸附質結合能和電荷轉移的重要材料特有的見解。然而，ab initio計算在可以考慮的系統的尺寸方面受到限制(通常包含多達幾百或幾千個原子)，這些系統太小，無法描述淺缺陷狀態的特性，這些淺缺陷狀態可以延伸到100或更多，正如最近使用掃描隧道光譜(STS)觀察到的石墨烯中的庫侖雜質。
另一方面，連續電子結構方法，如石墨烯的Dirac理論或體半導體的有效質量理論，可以描述擴展雜質態的行為，但需要來自實驗或ab initio計算的參數，如費米速度、有效質量，更重要的是，缺陷勢通常被主體材料的電子屏蔽。
展開 此文利用密度泛函微擾理論和電聲子瓦尼爾插值得出電聲耦合矩陣，研究了一系列二維金屬硫屬化物的本征遷移率。研究發現，與常規認知不同，二維金屬硫屬化物的本征載流子遷移率既不與有效質量顯著相關，也不能通過廣泛使用的形變勢理論來評估。大多數二維金屬硫屬化物的遷移率取決于縱向光學(LO)聲子散射，而對于MoS2和WS2，其遷移率則取決于縱向聲學(LA)聲子散射。更進一步的研究表明，LO聲子散射強度與波恩有效電荷的大小密切相關，這預示著載流子傳輸受原子振動引起的電極化變化的影響很大。基于此發現，可以利用波恩有效電荷從二維金屬硫屬化物數據庫中快速篩選出可能具有高遷移率的半導體材料。
【圖文導讀】
圖一 利用電聲子矩陣得到的遷移率與帶隙以及有效質量沒有明顯的相關性，形變勢理論明顯的的錯誤預測了本征遷移率
(a)H相和T相的MX2的俯視圖和側視圖；
(b)利用電聲子矩陣得到的遷移率與帶隙的關系圖；
(c)利用電聲子矩陣得到的遷移率隨與效質量的關系圖；
(d)利用電聲子矩陣得到的遷移率與形變勢理論預測的遷移率的關系圖。
圖二 一系列二維硫屬化物的遷移率
(a)H相的MoS2的模式分辨的聲子譜以及相應的LO和LA聲子支的振動模式；
(b)一系列MX2的LA， LO，LA+LO和總的遷移率。
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這項研究提供了一種制備二元、三元、四元器件級金屬硫屬化物薄膜的普適性方法。
來源：中國科學材料
【引言】
二維金屬硫屬化物由于其在晶體管、光電探測器以及光電化學能量轉換等方面的潛在應用引起了科研工作者的廣泛關注。這些材料通常只有幾個原子層的厚度，因此可通過電磁場以及光的作用，有效調節其材料內部的電荷傳輸。然而，單層的二維金屬硫屬化物往往具有較低的載流子遷移率并且在不同實驗條件下測量結果不盡相同，
【引言】
自從石墨烯被發現以來，基于二維(2D)材料的超薄器件的開發已經引起了科研人員極大的興趣。與在未摻雜時是具有半金屬性的石墨烯相反，過度金屬硫屬化物具有化學式MX2 (M?=?Mo, W; X?=?S, Se, Te)是具有直接帶隙的半導體。單層TMDs已經被用作場效應晶體管和微處理器中的溝道材料，以及太陽能電池中的吸收層和傳感器，并取得了具有可觀前景的結果
