自石墨烯被发现以来, 随着人们不断的研究和探索, 越来越多具有类似结构的二维材料因其优异的光电性质相继被发现和研究。过渡金属硫族化合物(TMDs)因其丰富的物理性质而受到广泛关注。本文研究了三层二硒化钨(WSe2)纳米片的光电性能。利用范德华力将WSe2转移到SiO2/Si衬底的Au电极上, 用银浆引出背栅电极, 制备了WSe2场效应晶体管, 其载流子迁移率为3.42 cm2/(V·s)。WSe2场效应晶体管在630 nm波长下探测器响应度为0.61 A/W, 器件的光响应恢复时间为1 900 ms。

石墨烯的零带隙和二硫化钼载流子迁移率低的性质阻碍了它们在电子器件中的应用。单层黑磷的成功制备和磷烯的直接带隙、较高的载流子迁移率和负的泊松比等性质弥补了石墨烯和二硫化钼的不足, 引发了人们对低维第五主族纳米材料的研究兴趣, 使低维第五主族纳米材料在材料科学和光电子等领域快速发展。本文总结了近几年第五主族低维纳米材料的一些研究成果, 结合理论计算和实验合成两个方面进行研究, 分析了材料的结构和性能之间的关系, 最后对上述材料的制备方法及应用情况进行了总结。低维第五主族纳米材料呈现出多种晶体结构、较高的动力学稳定性、丰富的电子结构性质和较高的载流子迁移率等特性。上述性质使得低维第五主族纳米材料在低维光电子器件等方面具有广泛的应用前景。

二维半导体具有独特的二维材料属性、新奇的谷电子能带结构和丰富的调控自由度,为凝聚态物理、光学等领域的研究带来了机遇。然而,这些研究依然存在许多根本问题,例如光的利用效率低、量子特性易受环境扰动等。将二维半导体和精密微纳光腔进行耦合不仅为这些问题的解决提供了合适的方案,还展现了前所未有的新颖光学效应,从而为二维半导体的基础物理研究和光电应用开拓了新的研究方向。对近10年来微纳光腔中二维半导体中的光与物质耦合的研究进展进行梳理,重点讨论了二维半导体的光学特性,以及二维半导体与微纳光腔的不同耦合区域的研究进展、调控机制及其在纳米激光光源、谷电子学、量子光学等方面的潜在应用,并对未来的发展方向和机遇进行展望。

采用化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition, CVD), 通过控制生长温度和时间, 在氟金云母衬底(KMg3(AlSi3O10)F2)上制备出大面积、高质量的ReS2层状薄膜、纳米片、纳米花等微结构。利用拉曼显微镜(Raman)、光致发光光谱(PL)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)对所制备的ReS2结构进行表征。结果显示: ReS2能够在表面平整且为惰性的氟金云母衬底上实现大面积高质量的面内、外生长; 面外生长的ReS2纳米片和纳米花结构的拉曼光谱相对于层状的ReS2结构在207cm-1附近的特征峰处存在红移现象, 在163cm-1附近的特征峰相对强度不断减弱; ReS2微结构的PL峰的位置基本无变化, 但是峰值强度随面外生长而不断减弱。