论文部分内容阅读
类石墨烯二硫化钼(MoS2)因其特殊的微观结构和可调控的带隙,表现出优异的光电性能,受到了广泛的关注。其中,关于MoS2的制备及在光电领域的应用是一大研究热点。液相剥离法因其具有可大批量生产的优点而得到了快速发展。然而,液相剥离法使用的溶剂多局限于N-甲基吡咯烷酮等高沸点溶剂,聚合物辅助液相剥离法虽然将使用溶剂拓展到了乙醇和四氢呋喃等低沸点溶剂,但是使用的多是绝缘聚合物,阻碍了后续的应用。氯仿是光电器件中很常用的溶剂,因此实现片层MoS2在氯仿中的分散对其应用具有重要的研究意义。本论文从正十二硫醇和聚己基噻吩(P3HT)这两类剥离剂出发,以实现片层MoS2在氯仿中的分散为目标,为探究片层MoS2对基于P3HT的薄膜场效应晶体管(OTFT)的影响,展开了相关的研究工作。论文第一章综述了MoS2的基本性能和常见的制备方法,MoS2的界面修饰和其在低沸点溶剂中分散的研究进展,以及二维材料在基于P3HT的OTFT中的应用。论文第二章我们借鉴双溶剂剥离法,以正十二硫醇与氯仿为双溶剂,避免了单独使用正十二硫醇为溶剂所导致的剥离片层MoS2聚集的缺点,并通过研究超声时间和双溶剂体积比对二硫化钼浓度的影响,得出了比较优异的剥离条件,即超声时间为12h,体积比为1:1,进一步通过溶剂交换法实现了在氯仿及其他低沸点溶剂中的分散。通过电镜和光谱分析,验证了相对分散的片层MoS2的成功剥离。论文第三章采用导电的P3HT为聚合物辅助剥离剂,超声剥离得到了MoS2的氯仿溶液。通过TEM验证了所得剥离MoS2薄层甚至单层。我们预测了剥离机理,即含有噻吩官能团的P3HT与MoS2片层存在相互作用,超声作用下,层间的范德华力得到破坏,片层滑移,从而实现了有效剥离。此外,我们将这一方法成功应用在二硫化钨和二硒化钼中。论文第四章是在第三章的基础上,研究了MoS2片层对P3HT的溶液聚集态和薄膜结晶性的影响。同时制备了基于P3HT/MoS2的OTFT并研究了器件性能。该器件呈现p型性能,获得了最高0.056cm2V-1s-1的空穴迁移率和105的开关比。我们还研究了不同含量的MoS2对器件性能的影响,发现适量的MoS2对于调控P3HT结晶性能的重要性。