过渡金属二硫类化合物类石墨烯型纳米带的制备、表面修饰与光电导特性研究

过渡金属二硫类化合物MX2(M= W, Mo, Ti, Zr, Hf, V, Nb，Ta; X=S, Se, Te)是一类具有良好导电性半导体（或半金属）材料。它们具有层型的类石墨结构。本课题以MX2 纳米带（管）为原料，用化学剥离的方法使纳米带超薄化形成MX2 类石墨烯型纳米带，然后将类石墨烯纳米带用窄带半导体电性的共轭高分子进行表面修饰，再将类石墨烯纳米带和被共轭高聚物修饰的类石墨烯纳米带分别用光刻技术制作单根纳米带的光探测器，进行电输运、光电导、光开关、光量子产率等性能的测试，分析这些纳米材料的结构与光电导性能的关联，并对光电导机理提出合理的解释，优化出性能良好的光探测原型器件，为这些材料的器件化与应用奠定基础。

由于石墨烯研究的突破性进展，人们开始探索新的超薄纳米结构及其性能，因此，我们以过渡金属二硫类化合物超薄纳米结构的合成与光电性能研究为切入点，由于创新的需要，我们同时开展过渡金属三硫类化合物纳米结构与光电功能的研究。主要工作如下：（1）水热和超声法合成SnS2 纳米纸，及柔性和非柔性光探测器加工，发现这种材料在254 nm 到980 nm波长范围具有良好的光敏特性；SnS2 纳米纸光晶体管，在532 nm/0.68 nW的光照下，在5V偏压下，光开关比达到8.7；（2）ZrS3 纳米线柔性和非柔性光探测器被加工，发现它们具有紫外可见光敏感特性。三根纳米线光晶体管在405 nm, 5.57mW/cm2, 偏压为1V时，光开关比达210；（3）HfS3 纳米线柔性和非柔性光探测器也被加工，它们比ZrS3 具有更好的光探测性；（4）ZrSe3 和HfSe3 纳米线光晶体管被加工，在可见光范围也有光相应，但光开关比较低；另外，ZrSe2,HfS2和HfSe2 纳米线的光晶体管也被加工，在紫外可见光范围内也有光敏特性，但光开关比较低。这些实验研究促进了该类纳米材料的合成与器件化， 为进一步研究和应用奠定基础。