离子辐照MoS2能带结构的调控机理及性质研究

Molybdenum disulfide (MoS2) with a single layer plays an important role in the field of nanoelectronics and optical electronics. There is a transition for MoS2 from an indirect band gap in bulk to a direct gap in the monolayer and the problem is that the technologies for producing single-crystal flakes are dissatisfied for the large-scale industrial application. Ion irradiation is one of the most important techniques for modifying surface properties, and based on this technique, the ions with energies will be irradiated on the surface of MoS2 and the defect and damage will therefore be formed on the irradiated layer. We will discuss the regulation mechanism of the band gap and crystal structure of the MoS2 surface under different irradiation conditions. There is a transition of the electronic structure change for irradiated layer from semiconducting to metallic by optimizing the irradiation conditions. Our work will present the theoretical foundation about the structural evolution of MoS2 and enlarge the research and application fields of the interaction between ion and solid. Our research would offer a new route to technical supply for nanoelectronics, optronics, energy storage based on ion-irradiated MoS2 materials.

二硫化钼（MoS2）材料单层结构在纳光电子和光电子学领域具有重要的应用价值。目前，将MoS2半导体材料的间接带隙转变为单层结构的直接带隙这方面工作仍停留在实验室阶段，距离大规模工业应用仍有一定距离。离子辐照是改变材料结构和引进材料性质变化的有效调控方式。本项目拟采用离子辐照的方法在MoS2材料表面引入缺陷和损伤来调控其辐照层能带和材料结构，从理论上探讨离子与MoS2材料相互作用机理，实验上采用不同辐照条件实现能带和材料结构的改变，通过优化辐照条件以期实现辐照层结构由半导体性质向金属性质转变，进而为MoS2材料结构和性质转变提供新思路。本项目的开展将为离子辐照MoS2材料结构演变的研究提供理论依据，开拓离子与固体相互作用的研究领域，为MoS2材料在纳电子学和光电子学器件/能量存储/复合材料等众多领域的应用提供技术支持。

二硫化钼（MoS2）材料单层结构在纳光电子和光电子学领域具有重要的应用价值。目前，将MoS2半导体材料的间接带隙转变为单层结构的直接带隙这方面工作仍停留在实验室阶段，距离大规模工业应用仍有一定距离。离子辐照是改变材料结构和引进材料性质变化的有效调控方式。本项目通过不同条件的离子辐照晶体材料，探索离子辐照材料表面改性规律，基于以上结果，进行离子辐照MoS2晶体表面结构和磁性质的研究。主要结果包含两个方面：（1）通过不同能量和剂量的离子辐照磷酸钛氧钾、硫化锌、硒化锌和掺铈硅酸钇镥等晶体，在其表面制备633nm和1539nm波长的平面和条形波导结构，探索不同条件离子辐照材料表面改性规律。（2）通过不同能量和剂量的镍离子辐照MoS2晶体，探讨辐照离子与MoS2材料相互作用和结构演变行为。.总之，本项目旨在离子辐照MoS2材料辐照层能带与结构性质变化的研究，开展不同条件的辐照离子与MoS2材料作用，实现了离子辐照MoS2晶体表面结构改性与磁化强度的改变，为离子辐照MoS2材料结构演变的研究提供理论依据。