【摘 要】
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二维（2D）材料由于其量子限域效应、载流子易于调控、强非线性光学性、易于堆叠集成等多种独特的物理化学特性,有望应用于新的电子和光子器件领域。在基底上获取大小、形状、厚度可控的2D材料是实现器件功能的重要步骤。由于激光加工2D材料可控性好和效率高的优势,近年来受到了极大的关注,陆续出现了很多该研究方向的报道。本文主要以2D过渡金属硫族化合物（TMDC）激光减薄和改性为研究目的,实现了对四种机械剥离的
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二维（2D）材料由于其量子限域效应、载流子易于调控、强非线性光学性、易于堆叠集成等多种独特的物理化学特性,有望应用于新的电子和光子器件领域。在基底上获取大小、形状、厚度可控的2D材料是实现器件功能的重要步骤。由于激光加工2D材料可控性好和效率高的优势,近年来受到了极大的关注,陆续出现了很多该研究方向的报道。本文主要以2D过渡金属硫族化合物（TMDC）激光减薄和改性为研究目的,实现了对四种机械剥离的厚层TMDC晶体材料的减薄;利用激光调控水氧吸附改变了WS2与WSe2器件的电学性能;利用激光氧化和掺杂效应改变了GaSe和WS2单晶的光致发光（PL）强度。具体研究内容及结论如下:（1）分析了连续激光作用二维材料过程中能量的吸收和传递,使用COMSOL软件仿真验证了激光热效应减薄的可行性。搭建了集成显微观测、激光刻写、测试表征多项功能的激光直写实验平台,实现了矩形和图形化两种扫描方式,完成了特征尺寸测试,聚焦激光光斑直径约为1.3μm。（2）在减薄工作中,利用连续激光的热效应,可以将在Si/SiO2衬底上将WS2、MoS2、WSe2、MoSe2四种机械剥离的厚层晶体减薄为单层。探究了激光强度和曝光时间对最小特征尺寸的影响,并实现了薄层材料的微观图形化刻蚀。（3）在激光影响材料光电特性的研究中,本文发现了WS2光导型探测器的响应度和响应时间受到了水氧分子的影响,并以激光处理的方式进行调控。对于双极性的WSe2FET器件,通过激光作用在电极和材料的接触位置引入水氧,可以有效降低界面接触电阻,提高空穴载流子迁移率。（4）在激光影响材料荧光特性的研究中,本研究发现了激光作用下氧原子修复缺陷的效应,增强了WS2单层材料的光致发光（PL）强度。对于GaSe多层材料的荧光猝灭效应,以激光局部高能化加速材料氧化的机理进行了解释。激光作用（处理）技术为2D TMDC材料的可控加工以及特性调控提供了新的方法。通过论文实验研究证明,激光作用可用于单层材料的获取,改善材料与电极的接触特性、调节器件载流子输运特性与材料发光特性。可以预见,激光加工的位点特异性,高效图形化能力将为二维材料的新型器件结构设计、制备、器件阵列化等应用提供新思路。
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