V掺杂二维MoS_2体系气体吸附性能的第一性原理研究

以芥子气和沙林为代表的毒剂具有毒性强、扩散快的特点,是一类杀伤力强、难以防护的化学战剂,对其快速高效检测是一项具有挑战性的课题.本文基于第一性原理计算方法研究了V掺杂对二维MoS_2气敏性能影响的机理,发现V原子向二维MoS_2的掺杂过程为自发的放热反应, V原子可以稳定掺杂于二维MoS_2超胞结构中的S空位上.掺杂进入二维MoS_2体系的V原子作为施主中心向周围Mo原子给出电子,从而提高了材料的导电能力.吸附能、吸附距离和吸附过程中的电子转移计算结果表明V的掺杂提高了二维MoS_2对气体分子的吸附能力,增强了吸附质分子与基底表面的电子相互作用,从而提高了二维MoS_2的气敏性能.

聚乙烯醇掺杂对二维MoS_(2)晶体管电学性能的影响

采用机械剥离法得到二维MoS_(2)材料并将其转移到SiO2/Si衬底上,采用光刻、剥离工艺制备出二维MoS_(2)晶体管。将二维MoS_(2)晶体管浸泡在不同质量浓度的聚乙烯醇(PVA)溶液中,然后旋涂成膜并退火实现掺杂。对掺杂前后二维MoS_(2)晶体管的电学性能进行测试。测试结果显示,当PVA溶液质量浓度为0.5%、1%和2%时,掺杂后的二维MoS_(2)晶体管开态电流提高到3倍、3.6倍和10倍,有效电子迁移率提高到1.7倍、2.8倍和4.3倍,开态电阻降低了一个数量级以上。由于掺杂层的覆盖,二维MoS_(2)晶体管的稳定性有了显著提高,暴露在空气中30 d后未观察到电学性能有明显退化。研究结果表明,可以通过控制PVA溶液的质量浓度对二维MoS_(2)晶体管的掺杂浓度进行调控,从而影响其电学性能。

节能降碳--二维MoS_(2)的设计和对CO_(2)电催化还原性能研究

人类活动对坏境质量的影响日益强烈,增强二氧化碳的管理和环境的保护对未来发展具有重大意义。2D材料及电催化还原是极具应用前景的技术,具有结构稳定、性能高、应用范围广泛等特点。本文简单介绍了二维材料、催化剂及电催化还原的理论知识等,并详细综述了二维MoS_(2)材料的性能、制备以及电催化还原技术的研究概况,对其进行研究和分析,其中,针对二维MoS_(2)的设计和对CO_(2)电催化还原中所存在的问题,提出了不同研究角度,展望了其研究应用前景。

基于MoS_(2)-XS(X=Al,B,Ga)复合结构光能的高效利用

近年来,二维过渡金属硫化物材料因其独特的物化属性受到了广泛的关注,并已成功应用于微电子器件、光伏技术及析氢催化等诸多领域,展示出了广阔的应用前景.然而,高载流子复合率、低迁移率和低循环稳定性等问题都在不同程度上限制了该类材料相关性能的进一步提升.目前,将二维材料复合处理,对能带结构或物化属性等进行优化改进,在诸多实验中已被证实是切实可行的.基于密度泛函理论,本研究提出了MoS_(2)-XS(X=Al, B, Ga)异质结构.研究发现, MoS_(2)-AlS/BS复合结构具有极低的失配度和天然的Ⅱ型异质结能带形式;MoS_(2)-XS的价带顶和导带底分别由MoS_(2)和XS构成,但异质结构具有比纯净结构更低的有效质量和更好的输运特性;当MoS_(2)-BS复合结构应用于太阳能电池时,其能量转换效率高达~20.4%.