过渡金属-二硫族化合物二维层状物质的制备与高温高压物性研究

Since graphene was first exfoliated in 2004, two-dimensional layered materails have attracted immense attention for their unique structures and physical properties. Among them, transition metal dichalcogenides received extensive attention due to their potential applications in valleytronics,spintronics and opto-electronics. In this project the mechanical exfoliation technique and CVD methods will be used to prepare two-dimensional transition metal chalcogenide layered samples，such as MoS2 and WSe2 for high pressure studies. High pressure high temperature experiment methods of two-dimensional layered materials will be developed,The photoluminescence,Raman spectra,and electrical properties of these two-dimensional layered materials will be investigated. Furthermore,how do the pressure and tempreature affect the crystal structrue, band structure and inter-intra molecular interaction will also be studied. The principle of the interaction and decomposition of the molecule will discussed combined with the theoretical simulation. The content of this project is significant for both the theory study and the application science of two-dimensional materials.

自从2004年石墨烯被制备出以来，具有和石墨烯类似的二维层状结构的物质以其独特的微观结构和奇特的物理性质成为研究热点，其中过渡金属-二硫族化合物二维层状物质由于其潜在的在光电、自旋器件等方面的应用尤其受到关注。本课题拟采用机械剥离和化学气相沉积等方法来制备MoS2、WSe2等过渡金属二硫族化合物二维层状高压实验样品，结合高温高压金刚石对顶砧技术，开展二维层状物质高（低）温、高压研究。通过研究不同层数的过渡金属-二硫族化合物二维层状物质的光致发光谱、拉曼光谱、电输运性质等随温度、压力的变化关系，建立模型，结合理论计算模拟，探索其晶体结构、能带结构以及分子内、分子间的相互作用等物理性质随温度、压力的变化规律，进一步加深理解二维层状物质层间层内相互作用以及分子键合、解离的微观机制，为过渡金属-二硫族化合物二维层状物质的实际应用提供支撑。

过渡金属-二硫族化合物二维层状材料由于其具有优异的、独特的微观结构性能和优越的物理化学特性，得到了研究人员的广泛关注，更使其在光电子、纳米光电子器件、自旋器件、光电探测器等诸多领域都有广泛的应用前景；另一方面高压是调控物质结构及带隙的有效手段。本项目采用物理气相沉积、机械剥离、化学气相沉积等方法合成了MoS2、WSe2、MoSe2、WS2等过渡金属二硫族化合物二维层状材料，同时制备了MoS2/MoSe2、MoS2/WS2二维层状异质结等材料，并对所制备的二维层状材料进行了高压研究。通过研究不同层数的过渡金属-二硫族化合物二维层状物质的光致发光光谱、拉曼光谱、超快光谱等随压力的变化关系，建立模型，并与理论计算相结合探究其压力作用下微观晶体结构、能带结构以及分子内、分子间、层间的相互作用等物理性质的变化规律，并深入研究了二维层状异质结的层间层内相互作用和电输运过程以及分子键合、解离的微观机制，为过渡金属-二硫族化合物二维层状物质的实际应用提供了支撑。