Wse2纳米片层材料的制备

单层Wse2的分子结构图如图一所示，W原子平面位于两个六边形se原子平面的中间。

将Wse2粉末放在管式炉中，作为wse2纳米片层材料的生长源，将蓝宝石衬底放置在载气流下游6cm处作为受体，通入氩气(流量25cm3/min ),以30 ℃/min的速率将炉内温度提高到950 ℃且保持30 min进行气相沉积,将炉体冷却至室温获得WSe。纳米片层材料。

样品测试：

WSe2纳米片层样品的PL光谱由自主搭建的显微光致发光光谱系统测量,该系统的分辨率可达到1.5 um。如图2所示,通过闭循环液氦制冷系统降温﹐177-G42型氩离子激光器614 nm)激发,焦距为550 mm的 iHR550单色仪和液氮制冷的11S-1024X256-BD型CCD探测器采集信号。

其他表征数据分别由Hitach S-4800型电子扫描显微镜(SEM )的原子力显微镜(AFM ), BX51M 型光学显微镜(OM )、以及拉曼光谱仪获得。

结果与讨论：

在蓝宝石001)衬底上生长的WSe2纳米层状结构的典型SEM图如图3 (a )所示,可以清晰地观察到其典型的正三角形片层结构,边夹角为60°,边长为2.7 um。更多不同厚度的WSe2纳米三角形片层可以在光学显微镜中观察到(图3b ))。随片层厚度的不同,光学图像的颜色衬度不同。颜色越浅,其厚度越薄。通过光学显微图像可以大面积地快速确认样品厚度。对于二维多层纳米材料,层数和表面平整度是两个非常重要的参数。通过原子力显微镜能精确测量WSe。的高度和表面平整度。如图3 (c )所示,可以看到一个典型的单层和双层WSe。片层结构,其高度分别为0.76 nm和 1.67 nm l 5-6]。

图3

(a)WSe2的扫描电子显微镜图像;

b)WSe,的光学显微镜图像;

c)蓝宝石衬底上单层和双层三角形WSe2纳米片层的AFM图像,插图是对应的高度截面图;

d )双层 WSe2的拉曼图谱。

通过气相沉积法制备了单层和多层WSe2的纳米片层结构。显微PL光谱结果表明当WSe,为单层时,能带为直接带隙;随着层数的增加,其能带结构由直接带隙转变为间接带隙。通过对代表性较强的双层 WSe2进行的PL测量,得知价带在K点的分裂能量差约为0.31 eV。通过分析峰位以及峰强在升温过程中的变化,得出双层 WSe,间接和直接的荧光产率几乎相同,其中随温度升高而产生的峰位红移并不都符合半导体带隙的温度变化规律。这表明在双层结构中,直接跃迁和间接跃迁的性质并不相同。